fs/block_dev.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
   4  *  Copyright (C) 2001  Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
   5  *  Copyright (C) 2016 - 2020 Christoph Hellwig
   6  */
   7
   8 #include <linux/init.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/fcntl.h>
  11 #include <linux/slab.h>
  12 #include <linux/kmod.h>
  13 #include <linux/major.h>
  14 #include <linux/device_cgroup.h>
  15 #include <linux/highmem.h>
  16 #include <linux/blkdev.h>
  17 #include <linux/backing-dev.h>
  18 #include <linux/module.h>
  19 #include <linux/blkpg.h>
  20 #include <linux/magic.h>
  21 #include <linux/buffer_head.h>
  22 #include <linux/swap.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/writeback.h>
  25 #include <linux/mpage.h>
  26 #include <linux/mount.h>
  27 #include <linux/pseudo_fs.h>
  28 #include <linux/uio.h>
  29 #include <linux/namei.h>
  30 #include <linux/log2.h>
  31 #include <linux/cleancache.h>
  32 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
  33 #include <linux/falloc.h>
  34 #include <linux/part_stat.h>
  35 #include <linux/uaccess.h>
  36 #include <linux/suspend.h>
  37 #include "internal.h"
  38
  39 struct bdev_inode {
  40         struct block_device bdev;
  41         struct inode vfs_inode;
  42 };
  43
  44 static const struct address_space_operations def_blk_aops;
  45
  46 static inline struct bdev_inode *BDEV_I(struct inode *inode)
  47 {
  48         return container_of(inode, struct bdev_inode, vfs_inode);
  49 }
  50
  51 struct block_device *I_BDEV(struct inode *inode)
  52 {
  53         return &BDEV_I(inode)->bdev;
  54 }
  55 EXPORT_SYMBOL(I_BDEV);
  56
  57 static void bdev_write_inode(struct block_device *bdev)
  58 {
  59         struct inode *inode = bdev->bd_inode;
  60         int ret;
  61
  62         spin_lock(&inode->i_lock);
  63         while (inode->i_state & I_DIRTY) {
  64                 spin_unlock(&inode->i_lock);
  65                 ret = write_inode_now(inode, true);
  66                 if (ret) {
  67                         char name[BDEVNAME_SIZE];
  68                         pr_warn_ratelimited("VFS: Dirty inode writeback failed "
  69                                             "for block device %s (err=%d).\n",
  70                                             bdevname(bdev, name), ret);
  71                 }
  72                 spin_lock(&inode->i_lock);
  73         }
  74         spin_unlock(&inode->i_lock);
  75 }
  76
  77 /* Kill _all_ buffers and pagecache , dirty or not.. */
  78 static void kill_bdev(struct block_device *bdev)
  79 {
  80         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  81
  82         if (mapping_empty(mapping))
  83                 return;
  84
  85         invalidate_bh_lrus();
  86         truncate_inode_pages(mapping, 0);
  87 }
  88
  89 /* Invalidate clean unused buffers and pagecache. */
  90 void invalidate_bdev(struct block_device *bdev)
  91 {
  92         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  93
  94         if (mapping->nrpages) {
  95                 invalidate_bh_lrus();
  96                 lru_add_drain_all();    /* make sure all lru add caches are flushed */
  97                 invalidate_mapping_pages(mapping, 0, -1);
  98         }
  99         /* 99% of the time, we don't need to flush the cleancache on the bdev.
 100          * But, for the strange corners, lets be cautious
 101          */
 102         cleancache_invalidate_inode(mapping);
 103 }
 104 EXPORT_SYMBOL(invalidate_bdev);
 105
 106 /*
 107  * Drop all buffers & page cache for given bdev range. This function bails
 108  * with error if bdev has other exclusive owner (such as filesystem).
 109  */
 110 int truncate_bdev_range(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
 111                         loff_t lstart, loff_t lend)
 112 {
 113         /*
 114          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
 115          * while we discard the buffer cache to avoid discarding buffers
 116          * under live filesystem.
 117          */
 118         if (!(mode & FMODE_EXCL)) {
 119                 int err = bd_prepare_to_claim(bdev, truncate_bdev_range);
 120                 if (err)
 121                         goto invalidate;
 122         }
 123
 124         truncate_inode_pages_range(bdev->bd_inode->i_mapping, lstart, lend);
 125         if (!(mode & FMODE_EXCL))
 126                 bd_abort_claiming(bdev, truncate_bdev_range);
 127         return 0;
 128
 129 invalidate:
 130         /*
 131          * Someone else has handle exclusively open. Try invalidating instead.
 132          * The 'end' argument is inclusive so the rounding is safe.
 133          */
 134         return invalidate_inode_pages2_range(bdev->bd_inode->i_mapping,
 135                                              lstart >> PAGE_SHIFT,
 136                                              lend >> PAGE_SHIFT);
 137 }
 138
 139 static void set_init_blocksize(struct block_device *bdev)
 140 {
 141         unsigned int bsize = bdev_logical_block_size(bdev);
 142         loff_t size = i_size_read(bdev->bd_inode);
 143
 144         while (bsize < PAGE_SIZE) {
 145                 if (size & bsize)
 146                         break;
 147                 bsize <<= 1;
 148         }
 149         bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(bsize);
 150 }
 151
 152 int set_blocksize(struct block_device *bdev, int size)
 153 {
 154         /* Size must be a power of two, and between 512 and PAGE_SIZE */
 155         if (size > PAGE_SIZE || size < 512 || !is_power_of_2(size))
 156                 return -EINVAL;
 157
 158         /* Size cannot be smaller than the size supported by the device */
 159         if (size < bdev_logical_block_size(bdev))
 160                 return -EINVAL;
 161
 162         /* Don't change the size if it is same as current */
 163         if (bdev->bd_inode->i_blkbits != blksize_bits(size)) {
 164                 sync_blockdev(bdev);
 165                 bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(size);
 166                 kill_bdev(bdev);
 167         }
 168         return 0;
 169 }
 170
 171 EXPORT_SYMBOL(set_blocksize);
 172
 173 int sb_set_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 174 {
 175         if (set_blocksize(sb->s_bdev, size))
 176                 return 0;
 177         /* If we get here, we know size is power of two
 178          * and it's value is between 512 and PAGE_SIZE */
 179         sb->s_blocksize = size;
 180         sb->s_blocksize_bits = blksize_bits(size);
 181         return sb->s_blocksize;
 182 }
 183
 184 EXPORT_SYMBOL(sb_set_blocksize);
 185
 186 int sb_min_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 187 {
 188         int minsize = bdev_logical_block_size(sb->s_bdev);
 189         if (size < minsize)
 190                 size = minsize;
 191         return sb_set_blocksize(sb, size);
 192 }
 193
 194 EXPORT_SYMBOL(sb_min_blocksize);
 195
 196 static int
 197 blkdev_get_block(struct inode *inode, sector_t iblock,
 198                 struct buffer_head *bh, int create)
 199 {
 200         bh->b_bdev = I_BDEV(inode);
 201         bh->b_blocknr = iblock;
 202         set_buffer_mapped(bh);
 203         return 0;
 204 }
 205
 206 static struct inode *bdev_file_inode(struct file *file)
 207 {
 208         return file->f_mapping->host;
 209 }
 210
 211 static unsigned int dio_bio_write_op(struct kiocb *iocb)
 212 {
 213         unsigned int op = REQ_OP_WRITE | REQ_SYNC | REQ_IDLE;
 214
 215         /* avoid the need for a I/O completion work item */
 216         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
 217                 op |= REQ_FUA;
 218         return op;
 219 }
 220
 221 #define DIO_INLINE_BIO_VECS 4
 222
 223 static void blkdev_bio_end_io_simple(struct bio *bio)
 224 {
 225         struct task_struct *waiter = bio->bi_private;
 226
 227         WRITE_ONCE(bio->bi_private, NULL);
 228         blk_wake_io_task(waiter);
 229 }
 230
 231 static ssize_t
 232 __blkdev_direct_IO_simple(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
 233                 unsigned int nr_pages)
 234 {
 235         struct file *file = iocb->ki_filp;
 236         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
 237         struct bio_vec inline_vecs[DIO_INLINE_BIO_VECS], *vecs;
 238         loff_t pos = iocb->ki_pos;
 239         bool should_dirty = false;
 240         struct bio bio;
 241         ssize_t ret;
 242         blk_qc_t qc;
 243
 244         if ((pos | iov_iter_alignment(iter)) &
 245             (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
 246                 return -EINVAL;
 247
 248         if (nr_pages <= DIO_INLINE_BIO_VECS)
 249                 vecs = inline_vecs;
 250         else {
 251                 vecs = kmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct bio_vec),
 252                                      GFP_KERNEL);
 253                 if (!vecs)
 254                         return -ENOMEM;
 255         }
 256
 257         bio_init(&bio, vecs, nr_pages);
 258         bio_set_dev(&bio, bdev);
 259         bio.bi_iter.bi_sector = pos >> 9;
 260         bio.bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 261         bio.bi_private = current;
 262         bio.bi_end_io = blkdev_bio_end_io_simple;
 263         bio.bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 264
 265         ret = bio_iov_iter_get_pages(&bio, iter);
 266         if (unlikely(ret))
 267                 goto out;
 268         ret = bio.bi_iter.bi_size;
 269
 270         if (iov_iter_rw(iter) == READ) {
 271                 bio.bi_opf = REQ_OP_READ;
 272                 if (iter_is_iovec(iter))
 273                         should_dirty = true;
 274         } else {
 275                 bio.bi_opf = dio_bio_write_op(iocb);
 276                 task_io_account_write(ret);
 277         }
 278         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
 279                 bio.bi_opf |= REQ_NOWAIT;
 280         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
 281                 bio_set_polled(&bio, iocb);
 282
 283         qc = submit_bio(&bio);
 284         for (;;) {
 285                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 286                 if (!READ_ONCE(bio.bi_private))
 287                         break;
 288                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
 289                     !blk_poll(bdev_get_queue(bdev), qc, true))
 290                         blk_io_schedule();
 291         }
 292         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 293
 294         bio_release_pages(&bio, should_dirty);
 295         if (unlikely(bio.bi_status))
 296                 ret = blk_status_to_errno(bio.bi_status);
 297
 298 out:
 299         if (vecs != inline_vecs)
 300                 kfree(vecs);
 301
 302         bio_uninit(&bio);
 303
 304         return ret;
 305 }
 306
 307 struct blkdev_dio {
 308         union {
 309                 struct kiocb            *iocb;
 310                 struct task_struct      *waiter;
 311         };
 312         size_t                  size;
 313         atomic_t                ref;
 314         bool                    multi_bio : 1;
 315         bool                    should_dirty : 1;
 316         bool                    is_sync : 1;
 317         struct bio              bio;
 318 };
 319
 320 static struct bio_set blkdev_dio_pool;
 321
 322 static int blkdev_iopoll(struct kiocb *kiocb, bool wait)
 323 {
 324         struct block_device *bdev = I_BDEV(kiocb->ki_filp->f_mapping->host);
 325         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
 326
 327         return blk_poll(q, READ_ONCE(kiocb->ki_cookie), wait);
 328 }
 329
 330 static void blkdev_bio_end_io(struct bio *bio)
 331 {
 332         struct blkdev_dio *dio = bio->bi_private;
 333         bool should_dirty = dio->should_dirty;
 334
 335         if (bio->bi_status && !dio->bio.bi_status)
 336                 dio->bio.bi_status = bio->bi_status;
 337
 338         if (!dio->multi_bio || atomic_dec_and_test(&dio->ref)) {
 339                 if (!dio->is_sync) {
 340                         struct kiocb *iocb = dio->iocb;
 341                         ssize_t ret;
 342
 343                         if (likely(!dio->bio.bi_status)) {
 344                                 ret = dio->size;
 345                                 iocb->ki_pos += ret;
 346                         } else {
 347                                 ret = blk_status_to_errno(dio->bio.bi_status);
 348                         }
 349
 350                         dio->iocb->ki_complete(iocb, ret, 0);
 351                         if (dio->multi_bio)
 352                                 bio_put(&dio->bio);
 353                 } else {
 354                         struct task_struct *waiter = dio->waiter;
 355
 356                         WRITE_ONCE(dio->waiter, NULL);
 357                         blk_wake_io_task(waiter);
 358                 }
 359         }
 360
 361         if (should_dirty) {
 362                 bio_check_pages_dirty(bio);
 363         } else {
 364                 bio_release_pages(bio, false);
 365                 bio_put(bio);
 366         }
 367 }
 368
 369 static ssize_t __blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
 370                 unsigned int nr_pages)
 371 {
 372         struct file *file = iocb->ki_filp;
 373         struct inode *inode = bdev_file_inode(file);
 374         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 375         struct blk_plug plug;
 376         struct blkdev_dio *dio;
 377         struct bio *bio;
 378         bool is_poll = (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) != 0;
 379         bool is_read = (iov_iter_rw(iter) == READ), is_sync;
 380         loff_t pos = iocb->ki_pos;
 381         blk_qc_t qc = BLK_QC_T_NONE;
 382         int ret = 0;
 383
 384         if ((pos | iov_iter_alignment(iter)) &
 385             (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
 386                 return -EINVAL;
 387
 388         bio = bio_alloc_bioset(GFP_KERNEL, nr_pages, &blkdev_dio_pool);
 389
 390         dio = container_of(bio, struct blkdev_dio, bio);
 391         dio->is_sync = is_sync = is_sync_kiocb(iocb);
 392         if (dio->is_sync) {
 393                 dio->waiter = current;
 394                 bio_get(bio);
 395         } else {
 396                 dio->iocb = iocb;
 397         }
 398
 399         dio->size = 0;
 400         dio->multi_bio = false;
 401         dio->should_dirty = is_read && iter_is_iovec(iter);
 402
 403         /*
 404          * Don't plug for HIPRI/polled IO, as those should go straight
 405          * to issue
 406          */
 407         if (!is_poll)
 408                 blk_start_plug(&plug);
 409
 410         for (;;) {
 411                 bio_set_dev(bio, bdev);
 412                 bio->bi_iter.bi_sector = pos >> 9;
 413                 bio->bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 414                 bio->bi_private = dio;
 415                 bio->bi_end_io = blkdev_bio_end_io;
 416                 bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 417
 418                 ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
 419                 if (unlikely(ret)) {
 420                         bio->bi_status = BLK_STS_IOERR;
 421                         bio_endio(bio);
 422                         break;
 423                 }
 424
 425                 if (is_read) {
 426                         bio->bi_opf = REQ_OP_READ;
 427                         if (dio->should_dirty)
 428                                 bio_set_pages_dirty(bio);
 429                 } else {
 430                         bio->bi_opf = dio_bio_write_op(iocb);
 431                         task_io_account_write(bio->bi_iter.bi_size);
 432                 }
 433                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
 434                         bio->bi_opf |= REQ_NOWAIT;
 435
 436                 dio->size += bio->bi_iter.bi_size;
 437                 pos += bio->bi_iter.bi_size;
 438
 439                 nr_pages = bio_iov_vecs_to_alloc(iter, BIO_MAX_VECS);
 440                 if (!nr_pages) {
 441                         bool polled = false;
 442
 443                         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) {
 444                                 bio_set_polled(bio, iocb);
 445                                 polled = true;
 446                         }
 447
 448                         qc = submit_bio(bio);
 449
 450                         if (polled)
 451                                 WRITE_ONCE(iocb->ki_cookie, qc);
 452                         break;
 453                 }
 454
 455                 if (!dio->multi_bio) {
 456                         /*
 457                          * AIO needs an extra reference to ensure the dio
 458                          * structure which is embedded into the first bio
 459                          * stays around.
 460                          */
 461                         if (!is_sync)
 462                                 bio_get(bio);
 463                         dio->multi_bio = true;
 464                         atomic_set(&dio->ref, 2);
 465                 } else {
 466                         atomic_inc(&dio->ref);
 467                 }
 468
 469                 submit_bio(bio);
 470                 bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 471         }
 472
 473         if (!is_poll)
 474                 blk_finish_plug(&plug);
 475
 476         if (!is_sync)
 477                 return -EIOCBQUEUED;
 478
 479         for (;;) {
 480                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 481                 if (!READ_ONCE(dio->waiter))
 482                         break;
 483
 484                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
 485                     !blk_poll(bdev_get_queue(bdev), qc, true))
 486                         blk_io_schedule();
 487         }
 488         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 489
 490         if (!ret)
 491                 ret = blk_status_to_errno(dio->bio.bi_status);
 492         if (likely(!ret))
 493                 ret = dio->size;
 494
 495         bio_put(&dio->bio);
 496         return ret;
 497 }
 498
 499 static ssize_t
 500 blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
 501 {
 502         unsigned int nr_pages;
 503
 504         if (!iov_iter_count(iter))
 505                 return 0;
 506
 507         nr_pages = bio_iov_vecs_to_alloc(iter, BIO_MAX_VECS + 1);
 508         if (is_sync_kiocb(iocb) && nr_pages <= BIO_MAX_VECS)
 509                 return __blkdev_direct_IO_simple(iocb, iter, nr_pages);
 510
 511         return __blkdev_direct_IO(iocb, iter, bio_max_segs(nr_pages));
 512 }
 513
 514 static __init int blkdev_init(void)
 515 {
 516         return bioset_init(&blkdev_dio_pool, 4, offsetof(struct blkdev_dio, bio), BIOSET_NEED_BVECS);
 517 }
 518 module_init(blkdev_init);
 519
 520 int __sync_blockdev(struct block_device *bdev, int wait)
 521 {
 522         if (!bdev)
 523                 return 0;
 524         if (!wait)
 525                 return filemap_flush(bdev->bd_inode->i_mapping);
 526         return filemap_write_and_wait(bdev->bd_inode->i_mapping);
 527 }
 528
 529 /*
 530  * Write out and wait upon all the dirty data associated with a block
 531  * device via its mapping.  Does not take the superblock lock.
 532  */
 533 int sync_blockdev(struct block_device *bdev)
 534 {
 535         return __sync_blockdev(bdev, 1);
 536 }
 537 EXPORT_SYMBOL(sync_blockdev);
 538
 539 /*
 540  * Write out and wait upon all dirty data associated with this
 541  * device.   Filesystem data as well as the underlying block
 542  * device.  Takes the superblock lock.
 543  */
 544 int fsync_bdev(struct block_device *bdev)
 545 {
 546         struct super_block *sb = get_super(bdev);
 547         if (sb) {
 548                 int res = sync_filesystem(sb);
 549                 drop_super(sb);
 550                 return res;
 551         }
 552         return sync_blockdev(bdev);
 553 }
 554 EXPORT_SYMBOL(fsync_bdev);
 555
 556 /**
 557  * freeze_bdev  --  lock a filesystem and force it into a consistent state
 558  * @bdev:       blockdevice to lock
 559  *
 560  * If a superblock is found on this device, we take the s_umount semaphore
 561  * on it to make sure nobody unmounts until the snapshot creation is done.
 562  * The reference counter (bd_fsfreeze_count) guarantees that only the last
 563  * unfreeze process can unfreeze the frozen filesystem actually when multiple
 564  * freeze requests arrive simultaneously. It counts up in freeze_bdev() and
 565  * count down in thaw_bdev(). When it becomes 0, thaw_bdev() will unfreeze
 566  * actually.
 567  */
 568 int freeze_bdev(struct block_device *bdev)
 569 {
 570         struct super_block *sb;
 571         int error = 0;
 572
 573         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 574         if (++bdev->bd_fsfreeze_count > 1)
 575                 goto done;
 576
 577         sb = get_active_super(bdev);
 578         if (!sb)
 579                 goto sync;
 580         if (sb->s_op->freeze_super)
 581                 error = sb->s_op->freeze_super(sb);
 582         else
 583                 error = freeze_super(sb);
 584         deactivate_super(sb);
 585
 586         if (error) {
 587                 bdev->bd_fsfreeze_count--;
 588                 goto done;
 589         }
 590         bdev->bd_fsfreeze_sb = sb;
 591
 592 sync:
 593         sync_blockdev(bdev);
 594 done:
 595         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 596         return error;
 597 }
 598 EXPORT_SYMBOL(freeze_bdev);
 599
 600 /**
 601  * thaw_bdev  -- unlock filesystem
 602  * @bdev:       blockdevice to unlock
 603  *
 604  * Unlocks the filesystem and marks it writeable again after freeze_bdev().
 605  */
 606 int thaw_bdev(struct block_device *bdev)
 607 {
 608         struct super_block *sb;
 609         int error = -EINVAL;
 610
 611         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 612         if (!bdev->bd_fsfreeze_count)
 613                 goto out;
 614
 615         error = 0;
 616         if (--bdev->bd_fsfreeze_count > 0)
 617                 goto out;
 618
 619         sb = bdev->bd_fsfreeze_sb;
 620         if (!sb)
 621                 goto out;
 622
 623         if (sb->s_op->thaw_super)
 624                 error = sb->s_op->thaw_super(sb);
 625         else
 626                 error = thaw_super(sb);
 627         if (error)
 628                 bdev->bd_fsfreeze_count++;
 629         else
 630                 bdev->bd_fsfreeze_sb = NULL;
 631 out:
 632         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 633         return error;
 634 }
 635 EXPORT_SYMBOL(thaw_bdev);
 636
 637 static int blkdev_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 638 {
 639         return block_write_full_page(page, blkdev_get_block, wbc);
 640 }
 641
 642 static int blkdev_readpage(struct file * file, struct page * page)
 643 {
 644         return block_read_full_page(page, blkdev_get_block);
 645 }
 646
 647 static void blkdev_readahead(struct readahead_control *rac)
 648 {
 649         mpage_readahead(rac, blkdev_get_block);
 650 }
 651
 652 static int blkdev_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
 653                         loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
 654                         struct page **pagep, void **fsdata)
 655 {
 656         return block_write_begin(mapping, pos, len, flags, pagep,
 657                                  blkdev_get_block);
 658 }
 659
 660 static int blkdev_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
 661                         loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
 662                         struct page *page, void *fsdata)
 663 {
 664         int ret;
 665         ret = block_write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
 666
 667         unlock_page(page);
 668         put_page(page);
 669
 670         return ret;
 671 }
 672
 673 /*
 674  * private llseek:
 675  * for a block special file file_inode(file)->i_size is zero
 676  * so we compute the size by hand (just as in block_read/write above)
 677  */
 678 static loff_t block_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 679 {
 680         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
 681         loff_t retval;
 682
 683         inode_lock(bd_inode);
 684         retval = fixed_size_llseek(file, offset, whence, i_size_read(bd_inode));
 685         inode_unlock(bd_inode);
 686         return retval;
 687 }
 688
 689 int blkdev_fsync(struct file *filp, loff_t start, loff_t end, int datasync)
 690 {
 691         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(filp);
 692         struct block_device *bdev = I_BDEV(bd_inode);
 693         int error;
 694
 695         error = file_write_and_wait_range(filp, start, end);
 696         if (error)
 697                 return error;
 698
 699         /*
 700          * There is no need to serialise calls to blkdev_issue_flush with
 701          * i_mutex and doing so causes performance issues with concurrent
 702          * O_SYNC writers to a block device.
 703          */
 704         error = blkdev_issue_flush(bdev);
 705         if (error == -EOPNOTSUPP)
 706                 error = 0;
 707
 708         return error;
 709 }
 710 EXPORT_SYMBOL(blkdev_fsync);
 711
 712 /**
 713  * bdev_read_page() - Start reading a page from a block device
 714  * @bdev: The device to read the page from
 715  * @sector: The offset on the device to read the page to (need not be aligned)
 716  * @page: The page to read
 717  *
 718  * On entry, the page should be locked.  It will be unlocked when the page
 719  * has been read.  If the block driver implements rw_page synchronously,
 720  * that will be true on exit from this function, but it need not be.
 721  *
 722  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
 723  * queue full; callers should try a different route to read this page rather
 724  * than propagate an error back up the stack.
 725  *
 726  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
 727  */
 728 int bdev_read_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
 729                         struct page *page)
 730 {
 731         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
 732         int result = -EOPNOTSUPP;
 733
 734         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
 735                 return result;
 736
 737         result = blk_queue_enter(bdev->bd_disk->queue, 0);
 738         if (result)
 739                 return result;
 740         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page,
 741                               REQ_OP_READ);
 742         blk_queue_exit(bdev->bd_disk->queue);
 743         return result;
 744 }
 745
 746 /**
 747  * bdev_write_page() - Start writing a page to a block device
 748  * @bdev: The device to write the page to
 749  * @sector: The offset on the device to write the page to (need not be aligned)
 750  * @page: The page to write
 751  * @wbc: The writeback_control for the write
 752  *
 753  * On entry, the page should be locked and not currently under writeback.
 754  * On exit, if the write started successfully, the page will be unlocked and
 755  * under writeback.  If the write failed already (eg the driver failed to
 756  * queue the page to the device), the page will still be locked.  If the
 757  * caller is a ->writepage implementation, it will need to unlock the page.
 758  *
 759  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
 760  * queue full; callers should try a different route to write this page rather
 761  * than propagate an error back up the stack.
 762  *
 763  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
 764  */
 765 int bdev_write_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
 766                         struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 767 {
 768         int result;
 769         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
 770
 771         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
 772                 return -EOPNOTSUPP;
 773         result = blk_queue_enter(bdev->bd_disk->queue, 0);
 774         if (result)
 775                 return result;
 776
 777         set_page_writeback(page);
 778         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page,
 779                               REQ_OP_WRITE);
 780         if (result) {
 781                 end_page_writeback(page);
 782         } else {
 783                 clean_page_buffers(page);
 784                 unlock_page(page);
 785         }
 786         blk_queue_exit(bdev->bd_disk->queue);
 787         return result;
 788 }
 789
 790 /*
 791  * pseudo-fs
 792  */
 793
 794 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(bdev_lock);
 795 static struct kmem_cache * bdev_cachep __read_mostly;
 796
 797 static struct inode *bdev_alloc_inode(struct super_block *sb)
 798 {
 799         struct bdev_inode *ei = kmem_cache_alloc(bdev_cachep, GFP_KERNEL);
 800
 801         if (!ei)
 802                 return NULL;
 803         memset(&ei->bdev, 0, sizeof(ei->bdev));
 804         ei->bdev.bd_bdi = &noop_backing_dev_info;
 805         return &ei->vfs_inode;
 806 }
 807
 808 static void bdev_free_inode(struct inode *inode)
 809 {
 810         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 811
 812         free_percpu(bdev->bd_stats);
 813         kfree(bdev->bd_meta_info);
 814
 815         if (!bdev_is_partition(bdev))
 816                 kfree(bdev->bd_disk);
 817         kmem_cache_free(bdev_cachep, BDEV_I(inode));
 818 }
 819
 820 static void init_once(void *data)
 821 {
 822         struct bdev_inode *ei = data;
 823
 824         inode_init_once(&ei->vfs_inode);
 825 }
 826
 827 static void bdev_evict_inode(struct inode *inode)
 828 {
 829         struct block_device *bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;
 830         truncate_inode_pages_final(&inode->i_data);
 831         invalidate_inode_buffers(inode); /* is it needed here? */
 832         clear_inode(inode);
 833         /* Detach inode from wb early as bdi_put() may free bdi->wb */
 834         inode_detach_wb(inode);
 835         if (bdev->bd_bdi != &noop_backing_dev_info) {
 836                 bdi_put(bdev->bd_bdi);
 837                 bdev->bd_bdi = &noop_backing_dev_info;
 838         }
 839 }
 840
 841 static const struct super_operations bdev_sops = {
 842         .statfs = simple_statfs,
 843         .alloc_inode = bdev_alloc_inode,
 844         .free_inode = bdev_free_inode,
 845         .drop_inode = generic_delete_inode,
 846         .evict_inode = bdev_evict_inode,
 847 };
 848
 849 static int bd_init_fs_context(struct fs_context *fc)
 850 {
 851         struct pseudo_fs_context *ctx = init_pseudo(fc, BDEVFS_MAGIC);
 852         if (!ctx)
 853                 return -ENOMEM;
 854         fc->s_iflags |= SB_I_CGROUPWB;
 855         ctx->ops = &bdev_sops;
 856         return 0;
 857 }
 858
 859 static struct file_system_type bd_type = {
 860         .name           = "bdev",
 861         .init_fs_context = bd_init_fs_context,
 862         .kill_sb        = kill_anon_super,
 863 };
 864
 865 struct super_block *blockdev_superblock __read_mostly;
 866 EXPORT_SYMBOL_GPL(blockdev_superblock);
 867
 868 void __init bdev_cache_init(void)
 869 {
 870         int err;
 871         static struct vfsmount *bd_mnt;
 872
 873         bdev_cachep = kmem_cache_create("bdev_cache", sizeof(struct bdev_inode),
 874                         0, (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
 875                                 SLAB_MEM_SPREAD|SLAB_ACCOUNT|SLAB_PANIC),
 876                         init_once);
 877         err = register_filesystem(&bd_type);
 878         if (err)
 879                 panic("Cannot register bdev pseudo-fs");
 880         bd_mnt = kern_mount(&bd_type);
 881         if (IS_ERR(bd_mnt))
 882                 panic("Cannot create bdev pseudo-fs");
 883         blockdev_superblock = bd_mnt->mnt_sb;   /* For writeback */
 884 }
 885
 886 struct block_device *bdev_alloc(struct gendisk *disk, u8 partno)
 887 {
 888         struct block_device *bdev;
 889         struct inode *inode;
 890
 891         inode = new_inode(blockdev_superblock);
 892         if (!inode)
 893                 return NULL;
 894         inode->i_mode = S_IFBLK;
 895         inode->i_rdev = 0;
 896         inode->i_data.a_ops = &def_blk_aops;
 897         mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
 898
 899         bdev = I_BDEV(inode);
 900         mutex_init(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 901         spin_lock_init(&bdev->bd_size_lock);
 902         bdev->bd_disk = disk;
 903         bdev->bd_partno = partno;
 904         bdev->bd_inode = inode;
 905 #ifdef CONFIG_SYSFS
 906         INIT_LIST_HEAD(&bdev->bd_holder_disks);
 907 #endif
 908         bdev->bd_stats = alloc_percpu(struct disk_stats);
 909         if (!bdev->bd_stats) {
 910                 iput(inode);
 911                 return NULL;
 912         }
 913         return bdev;
 914 }
 915
 916 void bdev_add(struct block_device *bdev, dev_t dev)
 917 {
 918         bdev->bd_dev = dev;
 919         bdev->bd_inode->i_rdev = dev;
 920         bdev->bd_inode->i_ino = dev;
 921         insert_inode_hash(bdev->bd_inode);
 922 }
 923
 924 static struct block_device *bdget(dev_t dev)
 925 {
 926         struct inode *inode;
 927
 928         inode = ilookup(blockdev_superblock, dev);
 929         if (!inode)
 930                 return NULL;
 931         return &BDEV_I(inode)->bdev;
 932 }
 933
 934 /**
 935  * bdgrab -- Grab a reference to an already referenced block device
 936  * @bdev:       Block device to grab a reference to.
 937  *
 938  * Returns the block_device with an additional reference when successful,
 939  * or NULL if the inode is already beeing freed.
 940  */
 941 struct block_device *bdgrab(struct block_device *bdev)
 942 {
 943         if (!igrab(bdev->bd_inode))
 944                 return NULL;
 945         return bdev;
 946 }
 947 EXPORT_SYMBOL(bdgrab);
 948
 949 long nr_blockdev_pages(void)
 950 {
 951         struct inode *inode;
 952         long ret = 0;
 953
 954         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 955         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list)
 956                 ret += inode->i_mapping->nrpages;
 957         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 958
 959         return ret;
 960 }
 961
 962 void bdput(struct block_device *bdev)
 963 {
 964         iput(bdev->bd_inode);
 965 }
 966 EXPORT_SYMBOL(bdput);
 967
 968 /**
 969  * bd_may_claim - test whether a block device can be claimed
 970  * @bdev: block device of interest
 971  * @whole: whole block device containing @bdev, may equal @bdev
 972  * @holder: holder trying to claim @bdev
 973  *
 974  * Test whether @bdev can be claimed by @holder.
 975  *
 976  * CONTEXT:
 977  * spin_lock(&bdev_lock).
 978  *
 979  * RETURNS:
 980  * %true if @bdev can be claimed, %false otherwise.
 981  */
 982 static bool bd_may_claim(struct block_device *bdev, struct block_device *whole,
 983                          void *holder)
 984 {
 985         if (bdev->bd_holder == holder)
 986                 return true;     /* already a holder */
 987         else if (bdev->bd_holder != NULL)
 988                 return false;    /* held by someone else */
 989         else if (whole == bdev)
 990                 return true;     /* is a whole device which isn't held */
 991
 992         else if (whole->bd_holder == bd_may_claim)
 993                 return true;     /* is a partition of a device that is being partitioned */
 994         else if (whole->bd_holder != NULL)
 995                 return false;    /* is a partition of a held device */
 996         else
 997                 return true;     /* is a partition of an un-held device */
 998 }
 999
1000 /**
1001  * bd_prepare_to_claim - claim a block device
1002  * @bdev: block device of interest
1003  * @holder: holder trying to claim @bdev
1004  *
1005  * Claim @bdev.  This function fails if @bdev is already claimed by another
1006  * holder and waits if another claiming is in progress. return, the caller
1007  * has ownership of bd_claiming and bd_holder[s].
1008  *
1009  * RETURNS:
1010  * 0 if @bdev can be claimed, -EBUSY otherwise.
1011  */
1012 int bd_prepare_to_claim(struct block_device *bdev, void *holder)
1013 {
1014         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1015
1016         if (WARN_ON_ONCE(!holder))
1017                 return -EINVAL;
1018 retry:
1019         spin_lock(&bdev_lock);
1020         /* if someone else claimed, fail */
1021         if (!bd_may_claim(bdev, whole, holder)) {
1022                 spin_unlock(&bdev_lock);
1023                 return -EBUSY;
1024         }
1025
1026         /* if claiming is already in progress, wait for it to finish */
1027         if (whole->bd_claiming) {
1028                 wait_queue_head_t *wq = bit_waitqueue(&whole->bd_claiming, 0);
1029                 DEFINE_WAIT(wait);
1030
1031                 prepare_to_wait(wq, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1032                 spin_unlock(&bdev_lock);
1033                 schedule();
1034                 finish_wait(wq, &wait);
1035                 goto retry;
1036         }
1037
1038         /* yay, all mine */
1039         whole->bd_claiming = holder;
1040         spin_unlock(&bdev_lock);
1041         return 0;
1042 }
1043 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_prepare_to_claim); /* only for the loop driver */
1044
1045 static void bd_clear_claiming(struct block_device *whole, void *holder)
1046 {
1047         lockdep_assert_held(&bdev_lock);
1048         /* tell others that we're done */
1049         BUG_ON(whole->bd_claiming != holder);
1050         whole->bd_claiming = NULL;
1051         wake_up_bit(&whole->bd_claiming, 0);
1052 }
1053
1054 /**
1055  * bd_finish_claiming - finish claiming of a block device
1056  * @bdev: block device of interest
1057  * @holder: holder that has claimed @bdev
1058  *
1059  * Finish exclusive open of a block device. Mark the device as exlusively
1060  * open by the holder and wake up all waiters for exclusive open to finish.
1061  */
1062 static void bd_finish_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
1063 {
1064         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1065
1066         spin_lock(&bdev_lock);
1067         BUG_ON(!bd_may_claim(bdev, whole, holder));
1068         /*
1069          * Note that for a whole device bd_holders will be incremented twice,
1070          * and bd_holder will be set to bd_may_claim before being set to holder
1071          */
1072         whole->bd_holders++;
1073         whole->bd_holder = bd_may_claim;
1074         bdev->bd_holders++;
1075         bdev->bd_holder = holder;
1076         bd_clear_claiming(whole, holder);
1077         spin_unlock(&bdev_lock);
1078 }
1079
1080 /**
1081  * bd_abort_claiming - abort claiming of a block device
1082  * @bdev: block device of interest
1083  * @holder: holder that has claimed @bdev
1084  *
1085  * Abort claiming of a block device when the exclusive open failed. This can be
1086  * also used when exclusive open is not actually desired and we just needed
1087  * to block other exclusive openers for a while.
1088  */
1089 void bd_abort_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
1090 {
1091         spin_lock(&bdev_lock);
1092         bd_clear_claiming(bdev_whole(bdev), holder);
1093         spin_unlock(&bdev_lock);
1094 }
1095 EXPORT_SYMBOL(bd_abort_claiming);
1096
1097 #ifdef CONFIG_SYSFS
1098 struct bd_holder_disk {
1099         struct list_head        list;
1100         struct gendisk          *disk;
1101         int                     refcnt;
1102 };
1103
1104 static struct bd_holder_disk *bd_find_holder_disk(struct block_device *bdev,
1105                                                   struct gendisk *disk)
1106 {
1107         struct bd_holder_disk *holder;
1108
1109         list_for_each_entry(holder, &bdev->bd_holder_disks, list)
1110                 if (holder->disk == disk)
1111                         return holder;
1112         return NULL;
1113 }
1114
1115 static int add_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
1116 {
1117         return sysfs_create_link(from, to, kobject_name(to));
1118 }
1119
1120 static void del_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
1121 {
1122         sysfs_remove_link(from, kobject_name(to));
1123 }
1124
1125 /**
1126  * bd_link_disk_holder - create symlinks between holding disk and slave bdev
1127  * @bdev: the claimed slave bdev
1128  * @disk: the holding disk
1129  *
1130  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1131  *
1132  * This functions creates the following sysfs symlinks.
1133  *
1134  * - from "slaves" directory of the holder @disk to the claimed @bdev
1135  * - from "holders" directory of the @bdev to the holder @disk
1136  *
1137  * For example, if /dev/dm-0 maps to /dev/sda and disk for dm-0 is
1138  * passed to bd_link_disk_holder(), then:
1139  *
1140  *   /sys/block/dm-0/slaves/sda --> /sys/block/sda
1141  *   /sys/block/sda/holders/dm-0 --> /sys/block/dm-0
1142  *
1143  * The caller must have claimed @bdev before calling this function and
1144  * ensure that both @bdev and @disk are valid during the creation and
1145  * lifetime of these symlinks.
1146  *
1147  * CONTEXT:
1148  * Might sleep.
1149  *
1150  * RETURNS:
1151  * 0 on success, -errno on failure.
1152  */
1153 int bd_link_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1154 {
1155         struct bd_holder_disk *holder;
1156         int ret = 0;
1157
1158         mutex_lock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1159
1160         WARN_ON_ONCE(!bdev->bd_holder);
1161
1162         /* FIXME: remove the following once add_disk() handles errors */
1163         if (WARN_ON(!disk->slave_dir || !bdev->bd_holder_dir))
1164                 goto out_unlock;
1165
1166         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1167         if (holder) {
1168                 holder->refcnt++;
1169                 goto out_unlock;
1170         }
1171
1172         holder = kzalloc(sizeof(*holder), GFP_KERNEL);
1173         if (!holder) {
1174                 ret = -ENOMEM;
1175                 goto out_unlock;
1176         }
1177
1178         INIT_LIST_HEAD(&holder->list);
1179         holder->disk = disk;
1180         holder->refcnt = 1;
1181
1182         ret = add_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1183         if (ret)
1184                 goto out_free;
1185
1186         ret = add_symlink(bdev->bd_holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
1187         if (ret)
1188                 goto out_del;
1189         /*
1190          * bdev could be deleted beneath us which would implicitly destroy
1191          * the holder directory.  Hold on to it.
1192          */
1193         kobject_get(bdev->bd_holder_dir);
1194
1195         list_add(&holder->list, &bdev->bd_holder_disks);
1196         goto out_unlock;
1197
1198 out_del:
1199         del_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1200 out_free:
1201         kfree(holder);
1202 out_unlock:
1203         mutex_unlock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1204         return ret;
1205 }
1206 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_link_disk_holder);
1207
1208 /**
1209  * bd_unlink_disk_holder - destroy symlinks created by bd_link_disk_holder()
1210  * @bdev: the calimed slave bdev
1211  * @disk: the holding disk
1212  *
1213  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1214  *
1215  * CONTEXT:
1216  * Might sleep.
1217  */
1218 void bd_unlink_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1219 {
1220         struct bd_holder_disk *holder;
1221
1222         mutex_lock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1223
1224         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1225
1226         if (!WARN_ON_ONCE(holder == NULL) && !--holder->refcnt) {
1227                 del_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1228                 del_symlink(bdev->bd_holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
1229                 kobject_put(bdev->bd_holder_dir);
1230                 list_del_init(&holder->list);
1231                 kfree(holder);
1232         }
1233
1234         mutex_unlock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1235 }
1236 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_unlink_disk_holder);
1237 #endif
1238
1239 static void blkdev_flush_mapping(struct block_device *bdev)
1240 {
1241         WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holders);
1242         sync_blockdev(bdev);
1243         kill_bdev(bdev);
1244         bdev_write_inode(bdev);
1245 }
1246
1247 static int blkdev_get_whole(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1248 {
1249         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1250         int ret = 0;
1251
1252         if (disk->fops->open) {
1253                 ret = disk->fops->open(bdev, mode);
1254                 if (ret) {
1255                         /* avoid ghost partitions on a removed medium */
1256                         if (ret == -ENOMEDIUM &&
1257                              test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state))
1258                                 bdev_disk_changed(disk, true);
1259                         return ret;
1260                 }
1261         }
1262
1263         if (!bdev->bd_openers) {
1264                 set_init_blocksize(bdev);
1265                 if (bdev->bd_bdi == &noop_backing_dev_info)
1266                         bdev->bd_bdi = bdi_get(disk->queue->backing_dev_info);
1267         }
1268         if (test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state))
1269                 bdev_disk_changed(disk, false);
1270         bdev->bd_openers++;
1271         return 0;;
1272 }
1273
1274 static void blkdev_put_whole(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1275 {
1276         if (!--bdev->bd_openers)
1277                 blkdev_flush_mapping(bdev);
1278         if (bdev->bd_disk->fops->release)
1279                 bdev->bd_disk->fops->release(bdev->bd_disk, mode);
1280 }
1281
1282 static int blkdev_get_part(struct block_device *part, fmode_t mode)
1283 {
1284         struct gendisk *disk = part->bd_disk;
1285         struct block_device *whole;
1286         int ret;
1287
1288         if (part->bd_openers)
1289                 goto done;
1290
1291         whole = bdgrab(disk->part0);
1292         ret = blkdev_get_whole(whole, mode);
1293         if (ret)
1294                 goto out_put_whole;
1295
1296         ret = -ENXIO;
1297         if (!bdev_nr_sectors(part))
1298                 goto out_blkdev_put;
1299
1300         disk->open_partitions++;
1301         set_init_blocksize(part);
1302         if (part->bd_bdi == &noop_backing_dev_info)
1303                 part->bd_bdi = bdi_get(disk->queue->backing_dev_info);
1304 done:
1305         part->bd_openers++;
1306         return 0;
1307
1308 out_blkdev_put:
1309         blkdev_put_whole(whole, mode);
1310 out_put_whole:
1311         bdput(whole);
1312         return ret;
1313 }
1314
1315 static void blkdev_put_part(struct block_device *part, fmode_t mode)
1316 {
1317         struct block_device *whole = bdev_whole(part);
1318
1319         if (--part->bd_openers)
1320                 return;
1321         blkdev_flush_mapping(part);
1322         whole->bd_disk->open_partitions--;
1323         blkdev_put_whole(whole, mode);
1324         bdput(whole);
1325 }
1326
1327 struct block_device *blkdev_get_no_open(dev_t dev)
1328 {
1329         struct block_device *bdev;
1330         struct gendisk *disk;
1331
1332         bdev = bdget(dev);
1333         if (!bdev) {
1334                 blk_request_module(dev);
1335                 bdev = bdget(dev);
1336                 if (!bdev)
1337                         return NULL;
1338         }
1339
1340         disk = bdev->bd_disk;
1341         if (!kobject_get_unless_zero(&disk_to_dev(disk)->kobj))
1342                 goto bdput;
1343         if ((disk->flags & (GENHD_FL_UP | GENHD_FL_HIDDEN)) != GENHD_FL_UP)
1344                 goto put_disk;
1345         if (!try_module_get(bdev->bd_disk->fops->owner))
1346                 goto put_disk;
1347         return bdev;
1348 put_disk:
1349         put_disk(disk);
1350 bdput:
1351         bdput(bdev);
1352         return NULL;
1353 }
1354
1355 void blkdev_put_no_open(struct block_device *bdev)
1356 {
1357         module_put(bdev->bd_disk->fops->owner);
1358         put_disk(bdev->bd_disk);
1359         bdput(bdev);
1360 }
1361
1362 /**
1363  * blkdev_get_by_dev - open a block device by device number
1364  * @dev: device number of block device to open
1365  * @mode: FMODE_* mask
1366  * @holder: exclusive holder identifier
1367  *
1368  * Open the block device described by device number @dev. If @mode includes
1369  * %FMODE_EXCL, the block device is opened with exclusive access.  Specifying
1370  * %FMODE_EXCL with a %NULL @holder is invalid.  Exclusive opens may nest for
1371  * the same @holder.
1372  *
1373  * Use this interface ONLY if you really do not have anything better - i.e. when
1374  * you are behind a truly sucky interface and all you are given is a device
1375  * number.  Everything else should use blkdev_get_by_path().
1376  *
1377  * CONTEXT:
1378  * Might sleep.
1379  *
1380  * RETURNS:
1381  * Reference to the block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1382  */
1383 struct block_device *blkdev_get_by_dev(dev_t dev, fmode_t mode, void *holder)
1384 {
1385         bool unblock_events = true;
1386         struct block_device *bdev;
1387         struct gendisk *disk;
1388         int ret;
1389
1390         ret = devcgroup_check_permission(DEVCG_DEV_BLOCK,
1391                         MAJOR(dev), MINOR(dev),
1392                         ((mode & FMODE_READ) ? DEVCG_ACC_READ : 0) |
1393                         ((mode & FMODE_WRITE) ? DEVCG_ACC_WRITE : 0));
1394         if (ret)
1395                 return ERR_PTR(ret);
1396
1397         bdev = blkdev_get_no_open(dev);
1398         if (!bdev)
1399                 return ERR_PTR(-ENXIO);
1400         disk = bdev->bd_disk;
1401
1402         if (mode & FMODE_EXCL) {
1403                 ret = bd_prepare_to_claim(bdev, holder);
1404                 if (ret)
1405                         goto put_blkdev;
1406         }
1407
1408         disk_block_events(disk);
1409
1410         mutex_lock(&disk->open_mutex);
1411         ret = -ENXIO;
1412         if (!(disk->flags & GENHD_FL_UP))
1413                 goto abort_claiming;
1414         if (bdev_is_partition(bdev))
1415                 ret = blkdev_get_part(bdev, mode);
1416         else
1417                 ret = blkdev_get_whole(bdev, mode);
1418         if (ret)
1419                 goto abort_claiming;
1420         if (mode & FMODE_EXCL) {
1421                 bd_finish_claiming(bdev, holder);
1422
1423                 /*
1424                  * Block event polling for write claims if requested.  Any write
1425                  * holder makes the write_holder state stick until all are
1426                  * released.  This is good enough and tracking individual
1427                  * writeable reference is too fragile given the way @mode is
1428                  * used in blkdev_get/put().
1429                  */
1430                 if ((mode & FMODE_WRITE) && !bdev->bd_write_holder &&
1431                     (disk->flags & GENHD_FL_BLOCK_EVENTS_ON_EXCL_WRITE)) {
1432                         bdev->bd_write_holder = true;
1433                         unblock_events = false;
1434                 }
1435         }
1436         mutex_unlock(&disk->open_mutex);
1437
1438         if (unblock_events)
1439                 disk_unblock_events(disk);
1440         return bdev;
1441
1442 abort_claiming:
1443         if (mode & FMODE_EXCL)
1444                 bd_abort_claiming(bdev, holder);
1445         mutex_unlock(&disk->open_mutex);
1446         disk_unblock_events(disk);
1447 put_blkdev:
1448         blkdev_put_no_open(bdev);
1449         return ERR_PTR(ret);
1450 }
1451 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_dev);
1452
1453 /**
1454  * blkdev_get_by_path - open a block device by name
1455  * @path: path to the block device to open
1456  * @mode: FMODE_* mask
1457  * @holder: exclusive holder identifier
1458  *
1459  * Open the block device described by the device file at @path.  If @mode
1460  * includes %FMODE_EXCL, the block device is opened with exclusive access.
1461  * Specifying %FMODE_EXCL with a %NULL @holder is invalid.  Exclusive opens may
1462  * nest for the same @holder.
1463  *
1464  * CONTEXT:
1465  * Might sleep.
1466  *
1467  * RETURNS:
1468  * Reference to the block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1469  */
1470 struct block_device *blkdev_get_by_path(const char *path, fmode_t mode,
1471                                         void *holder)
1472 {
1473         struct block_device *bdev;
1474         dev_t dev;
1475         int error;
1476
1477         error = lookup_bdev(path, &dev);
1478         if (error)
1479                 return ERR_PTR(error);
1480
1481         bdev = blkdev_get_by_dev(dev, mode, holder);
1482         if (!IS_ERR(bdev) && (mode & FMODE_WRITE) && bdev_read_only(bdev)) {
1483                 blkdev_put(bdev, mode);
1484                 return ERR_PTR(-EACCES);
1485         }
1486
1487         return bdev;
1488 }
1489 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_path);
1490
1491 static int blkdev_open(struct inode * inode, struct file * filp)
1492 {
1493         struct block_device *bdev;
1494
1495         /*
1496          * Preserve backwards compatibility and allow large file access
1497          * even if userspace doesn't ask for it explicitly. Some mkfs
1498          * binary needs it. We might want to drop this workaround
1499          * during an unstable branch.
1500          */
1501         filp->f_flags |= O_LARGEFILE;
1502
1503         filp->f_mode |= FMODE_NOWAIT | FMODE_BUF_RASYNC;
1504
1505         if (filp->f_flags & O_NDELAY)
1506                 filp->f_mode |= FMODE_NDELAY;
1507         if (filp->f_flags & O_EXCL)
1508                 filp->f_mode |= FMODE_EXCL;
1509         if ((filp->f_flags & O_ACCMODE) == 3)
1510                 filp->f_mode |= FMODE_WRITE_IOCTL;
1511
1512         bdev = blkdev_get_by_dev(inode->i_rdev, filp->f_mode, filp);
1513         if (IS_ERR(bdev))
1514                 return PTR_ERR(bdev);
1515         filp->f_mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
1516         filp->f_wb_err = filemap_sample_wb_err(filp->f_mapping);
1517         return 0;
1518 }
1519
1520 void blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1521 {
1522         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1523
1524         /*
1525          * Sync early if it looks like we're the last one.  If someone else
1526          * opens the block device between now and the decrement of bd_openers
1527          * then we did a sync that we didn't need to, but that's not the end
1528          * of the world and we want to avoid long (could be several minute)
1529          * syncs while holding the mutex.
1530          */
1531         if (bdev->bd_openers == 1)
1532                 sync_blockdev(bdev);
1533
1534         mutex_lock(&disk->open_mutex);
1535         if (mode & FMODE_EXCL) {
1536                 struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1537                 bool bdev_free;
1538
1539                 /*
1540                  * Release a claim on the device.  The holder fields
1541                  * are protected with bdev_lock.  open_mutex is to
1542                  * synchronize disk_holder unlinking.
1543                  */
1544                 spin_lock(&bdev_lock);
1545
1546                 WARN_ON_ONCE(--bdev->bd_holders < 0);
1547                 WARN_ON_ONCE(--whole->bd_holders < 0);
1548
1549                 if ((bdev_free = !bdev->bd_holders))
1550                         bdev->bd_holder = NULL;
1551                 if (!whole->bd_holders)
1552                         whole->bd_holder = NULL;
1553
1554                 spin_unlock(&bdev_lock);
1555
1556                 /*
1557                  * If this was the last claim, remove holder link and
1558                  * unblock evpoll if it was a write holder.
1559                  */
1560                 if (bdev_free && bdev->bd_write_holder) {
1561                         disk_unblock_events(disk);
1562                         bdev->bd_write_holder = false;
1563                 }
1564         }
1565
1566         /*
1567          * Trigger event checking and tell drivers to flush MEDIA_CHANGE
1568          * event.  This is to ensure detection of media removal commanded
1569          * from userland - e.g. eject(1).
1570          */
1571         disk_flush_events(disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1572
1573         if (bdev_is_partition(bdev))
1574                 blkdev_put_part(bdev, mode);
1575         else
1576                 blkdev_put_whole(bdev, mode);
1577         mutex_unlock(&disk->open_mutex);
1578
1579         blkdev_put_no_open(bdev);
1580 }
1581 EXPORT_SYMBOL(blkdev_put);
1582
1583 static int blkdev_close(struct inode * inode, struct file * filp)
1584 {
1585         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(filp));
1586         blkdev_put(bdev, filp->f_mode);
1587         return 0;
1588 }
1589
1590 static long block_ioctl(struct file *file, unsigned cmd, unsigned long arg)
1591 {
1592         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1593         fmode_t mode = file->f_mode;
1594
1595         /*
1596          * O_NDELAY can be altered using fcntl(.., F_SETFL, ..), so we have
1597          * to updated it before every ioctl.
1598          */
1599         if (file->f_flags & O_NDELAY)
1600                 mode |= FMODE_NDELAY;
1601         else
1602                 mode &= ~FMODE_NDELAY;
1603
1604         return blkdev_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1605 }
1606
1607 /*
1608  * Write data to the block device.  Only intended for the block device itself
1609  * and the raw driver which basically is a fake block device.
1610  *
1611  * Does not take i_mutex for the write and thus is not for general purpose
1612  * use.
1613  */
1614 static ssize_t blkdev_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1615 {
1616         struct file *file = iocb->ki_filp;
1617         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1618         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1619         struct blk_plug plug;
1620         size_t shorted = 0;
1621         ssize_t ret;
1622
1623         if (bdev_read_only(I_BDEV(bd_inode)))
1624                 return -EPERM;
1625
1626         if (IS_SWAPFILE(bd_inode) && !is_hibernate_resume_dev(bd_inode->i_rdev))
1627                 return -ETXTBSY;
1628
1629         if (!iov_iter_count(from))
1630                 return 0;
1631
1632         if (iocb->ki_pos >= size)
1633                 return -ENOSPC;
1634
1635         if ((iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_DIRECT)) == IOCB_NOWAIT)
1636                 return -EOPNOTSUPP;
1637
1638         size -= iocb->ki_pos;
1639         if (iov_iter_count(from) > size) {
1640                 shorted = iov_iter_count(from) - size;
1641                 iov_iter_truncate(from, size);
1642         }
1643
1644         blk_start_plug(&plug);
1645         ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
1646         if (ret > 0)
1647                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
1648         iov_iter_reexpand(from, iov_iter_count(from) + shorted);
1649         blk_finish_plug(&plug);
1650         return ret;
1651 }
1652
1653 static ssize_t blkdev_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
1654 {
1655         struct file *file = iocb->ki_filp;
1656         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1657         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1658         loff_t pos = iocb->ki_pos;
1659         size_t shorted = 0;
1660         ssize_t ret;
1661
1662         if (pos >= size)
1663                 return 0;
1664
1665         size -= pos;
1666         if (iov_iter_count(to) > size) {
1667                 shorted = iov_iter_count(to) - size;
1668                 iov_iter_truncate(to, size);
1669         }
1670
1671         ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
1672         iov_iter_reexpand(to, iov_iter_count(to) + shorted);
1673         return ret;
1674 }
1675
1676 static int blkdev_writepages(struct address_space *mapping,
1677                              struct writeback_control *wbc)
1678 {
1679         return generic_writepages(mapping, wbc);
1680 }
1681
1682 static const struct address_space_operations def_blk_aops = {
1683         .set_page_dirty = __set_page_dirty_buffers,
1684         .readpage       = blkdev_readpage,
1685         .readahead      = blkdev_readahead,
1686         .writepage      = blkdev_writepage,
1687         .write_begin    = blkdev_write_begin,
1688         .write_end      = blkdev_write_end,
1689         .writepages     = blkdev_writepages,
1690         .direct_IO      = blkdev_direct_IO,
1691         .migratepage    = buffer_migrate_page_norefs,
1692         .is_dirty_writeback = buffer_check_dirty_writeback,
1693 };
1694
1695 #define BLKDEV_FALLOC_FL_SUPPORTED                                      \
1696                 (FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |           \
1697                  FALLOC_FL_ZERO_RANGE | FALLOC_FL_NO_HIDE_STALE)
1698
1699 static long blkdev_fallocate(struct file *file, int mode, loff_t start,
1700                              loff_t len)
1701 {
1702         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1703         loff_t end = start + len - 1;
1704         loff_t isize;
1705         int error;
1706
1707         /* Fail if we don't recognize the flags. */
1708         if (mode & ~BLKDEV_FALLOC_FL_SUPPORTED)
1709                 return -EOPNOTSUPP;
1710
1711         /* Don't go off the end of the device. */
1712         isize = i_size_read(bdev->bd_inode);
1713         if (start >= isize)
1714                 return -EINVAL;
1715         if (end >= isize) {
1716                 if (mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) {
1717                         len = isize - start;
1718                         end = start + len - 1;
1719                 } else
1720                         return -EINVAL;
1721         }
1722
1723         /*
1724          * Don't allow IO that isn't aligned to logical block size.
1725          */
1726         if ((start | len) & (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
1727                 return -EINVAL;
1728
1729         /* Invalidate the page cache, including dirty pages. */
1730         error = truncate_bdev_range(bdev, file->f_mode, start, end);
1731         if (error)
1732                 return error;
1733
1734         switch (mode) {
1735         case FALLOC_FL_ZERO_RANGE:
1736         case FALLOC_FL_ZERO_RANGE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE:
1737                 error = blkdev_issue_zeroout(bdev, start >> 9, len >> 9,
1738                                             GFP_KERNEL, BLKDEV_ZERO_NOUNMAP);
1739                 break;
1740         case FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE:
1741                 error = blkdev_issue_zeroout(bdev, start >> 9, len >> 9,
1742                                              GFP_KERNEL, BLKDEV_ZERO_NOFALLBACK);
1743                 break;
1744         case FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_NO_HIDE_STALE:
1745                 error = blkdev_issue_discard(bdev, start >> 9, len >> 9,
1746                                              GFP_KERNEL, 0);
1747                 break;
1748         default:
1749                 return -EOPNOTSUPP;
1750         }
1751         if (error)
1752                 return error;
1753
1754         /*
1755          * Invalidate the page cache again; if someone wandered in and dirtied
1756          * a page, we just discard it - userspace has no way of knowing whether
1757          * the write happened before or after discard completing...
1758          */
1759         return truncate_bdev_range(bdev, file->f_mode, start, end);
1760 }
1761
1762 const struct file_operations def_blk_fops = {
1763         .open           = blkdev_open,
1764         .release        = blkdev_close,
1765         .llseek         = block_llseek,
1766         .read_iter      = blkdev_read_iter,
1767         .write_iter     = blkdev_write_iter,
1768         .iopoll         = blkdev_iopoll,
1769         .mmap           = generic_file_mmap,
1770         .fsync          = blkdev_fsync,
1771         .unlocked_ioctl = block_ioctl,
1772 #ifdef CONFIG_COMPAT
1773         .compat_ioctl   = compat_blkdev_ioctl,
1774 #endif
1775         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1776         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1777         .fallocate      = blkdev_fallocate,
1778 };
1779
1780 /**
1781  * lookup_bdev  - lookup a struct block_device by name
1782  * @pathname:   special file representing the block device
1783  * @dev:        return value of the block device's dev_t
1784  *
1785  * Get a reference to the blockdevice at @pathname in the current
1786  * namespace if possible and return it.  Return ERR_PTR(error)
1787  * otherwise.
1788  */
1789 int lookup_bdev(const char *pathname, dev_t *dev)
1790 {
1791         struct inode *inode;
1792         struct path path;
1793         int error;
1794
1795         if (!pathname || !*pathname)
1796                 return -EINVAL;
1797
1798         error = kern_path(pathname, LOOKUP_FOLLOW, &path);
1799         if (error)
1800                 return error;
1801
1802         inode = d_backing_inode(path.dentry);
1803         error = -ENOTBLK;
1804         if (!S_ISBLK(inode->i_mode))
1805                 goto out_path_put;
1806         error = -EACCES;
1807         if (!may_open_dev(&path))
1808                 goto out_path_put;
1809
1810         *dev = inode->i_rdev;
1811         error = 0;
1812 out_path_put:
1813         path_put(&path);
1814         return error;
1815 }
1816 EXPORT_SYMBOL(lookup_bdev);
1817
1818 int __invalidate_device(struct block_device *bdev, bool kill_dirty)
1819 {
1820         struct super_block *sb = get_super(bdev);
1821         int res = 0;
1822
1823         if (sb) {
1824                 /*
1825                  * no need to lock the super, get_super holds the
1826                  * read mutex so the filesystem cannot go away
1827                  * under us (->put_super runs with the write lock
1828                  * hold).
1829                  */
1830                 shrink_dcache_sb(sb);
1831                 res = invalidate_inodes(sb, kill_dirty);
1832                 drop_super(sb);
1833         }
1834         invalidate_bdev(bdev);
1835         return res;
1836 }
1837 EXPORT_SYMBOL(__invalidate_device);
1838
1839 void iterate_bdevs(void (*func)(struct block_device *, void *), void *arg)
1840 {
1841         struct inode *inode, *old_inode = NULL;
1842
1843         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1844         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list) {
1845                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
1846                 struct block_device *bdev;
1847
1848                 spin_lock(&inode->i_lock);
1849                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_WILL_FREE|I_NEW) ||
1850                     mapping->nrpages == 0) {
1851                         spin_unlock(&inode->i_lock);
1852                         continue;
1853                 }
1854                 __iget(inode);
1855                 spin_unlock(&inode->i_lock);
1856                 spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1857                 /*
1858                  * We hold a reference to 'inode' so it couldn't have been
1859                  * removed from s_inodes list while we dropped the
1860                  * s_inode_list_lock  We cannot iput the inode now as we can
1861                  * be holding the last reference and we cannot iput it under
1862                  * s_inode_list_lock. So we keep the reference and iput it
1863                  * later.
1864                  */
1865                 iput(old_inode);
1866                 old_inode = inode;
1867                 bdev = I_BDEV(inode);
1868
1869                 mutex_lock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1870                 if (bdev->bd_openers)
1871                         func(bdev, arg);
1872                 mutex_unlock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1873
1874                 spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1875         }
1876         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1877         iput(old_inode);
1878 }