fs/zonefs/super.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Simple file system for zoned block devices exposing zones as files.
   4  *
   5  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
   6  */
   7 #include <linux/module.h>
   8 #include <linux/fs.h>
   9 #include <linux/magic.h>
  10 #include <linux/iomap.h>
  11 #include <linux/init.h>
  12 #include <linux/slab.h>
  13 #include <linux/blkdev.h>
  14 #include <linux/statfs.h>
  15 #include <linux/writeback.h>
  16 #include <linux/quotaops.h>
  17 #include <linux/seq_file.h>
  18 #include <linux/parser.h>
  19 #include <linux/uio.h>
  20 #include <linux/mman.h>
  21 #include <linux/sched/mm.h>
  22 #include <linux/crc32.h>
  23 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
  24
  25 #include "zonefs.h"
  26
  27 static inline int zonefs_zone_mgmt(struct inode *inode,
  28                                    enum req_opf op)
  29 {
  30         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  31         int ret;
  32
  33         lockdep_assert_held(&zi->i_truncate_mutex);
  34
  35         ret = blkdev_zone_mgmt(inode->i_sb->s_bdev, op, zi->i_zsector,
  36                                zi->i_zone_size >> SECTOR_SHIFT, GFP_NOFS);
  37         if (ret) {
  38                 zonefs_err(inode->i_sb,
  39                            "Zone management operation %s at %llu failed %d\n",
  40                            blk_op_str(op), zi->i_zsector, ret);
  41                 return ret;
  42         }
  43
  44         return 0;
  45 }
  46
  47 static inline void zonefs_i_size_write(struct inode *inode, loff_t isize)
  48 {
  49         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  50
  51         i_size_write(inode, isize);
  52         /*
  53          * A full zone is no longer open/active and does not need
  54          * explicit closing.
  55          */
  56         if (isize >= zi->i_max_size)
  57                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
  58 }
  59
  60 static int zonefs_iomap_begin(struct inode *inode, loff_t offset, loff_t length,
  61                               unsigned int flags, struct iomap *iomap,
  62                               struct iomap *srcmap)
  63 {
  64         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  65         struct super_block *sb = inode->i_sb;
  66         loff_t isize;
  67
  68         /* All I/Os should always be within the file maximum size */
  69         if (WARN_ON_ONCE(offset + length > zi->i_max_size))
  70                 return -EIO;
  71
  72         /*
  73          * Sequential zones can only accept direct writes. This is already
  74          * checked when writes are issued, so warn if we see a page writeback
  75          * operation.
  76          */
  77         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
  78                          (flags & IOMAP_WRITE) && !(flags & IOMAP_DIRECT)))
  79                 return -EIO;
  80
  81         /*
  82          * For conventional zones, all blocks are always mapped. For sequential
  83          * zones, all blocks after always mapped below the inode size (zone
  84          * write pointer) and unwriten beyond.
  85          */
  86         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
  87         isize = i_size_read(inode);
  88         if (offset >= isize)
  89                 iomap->type = IOMAP_UNWRITTEN;
  90         else
  91                 iomap->type = IOMAP_MAPPED;
  92         if (flags & IOMAP_WRITE)
  93                 length = zi->i_max_size - offset;
  94         else
  95                 length = min(length, isize - offset);
  96         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
  97
  98         iomap->offset = ALIGN_DOWN(offset, sb->s_blocksize);
  99         iomap->length = ALIGN(offset + length, sb->s_blocksize) - iomap->offset;
 100         iomap->bdev = inode->i_sb->s_bdev;
 101         iomap->addr = (zi->i_zsector << SECTOR_SHIFT) + iomap->offset;
 102
 103         return 0;
 104 }
 105
 106 static const struct iomap_ops zonefs_iomap_ops = {
 107         .iomap_begin    = zonefs_iomap_begin,
 108 };
 109
 110 static int zonefs_readpage(struct file *unused, struct page *page)
 111 {
 112         return iomap_readpage(page, &zonefs_iomap_ops);
 113 }
 114
 115 static void zonefs_readahead(struct readahead_control *rac)
 116 {
 117         iomap_readahead(rac, &zonefs_iomap_ops);
 118 }
 119
 120 /*
 121  * Map blocks for page writeback. This is used only on conventional zone files,
 122  * which implies that the page range can only be within the fixed inode size.
 123  */
 124 static int zonefs_map_blocks(struct iomap_writepage_ctx *wpc,
 125                              struct inode *inode, loff_t offset)
 126 {
 127         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 128
 129         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
 130                 return -EIO;
 131         if (WARN_ON_ONCE(offset >= i_size_read(inode)))
 132                 return -EIO;
 133
 134         /* If the mapping is already OK, nothing needs to be done */
 135         if (offset >= wpc->iomap.offset &&
 136             offset < wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length)
 137                 return 0;
 138
 139         return zonefs_iomap_begin(inode, offset, zi->i_max_size - offset,
 140                                   IOMAP_WRITE, &wpc->iomap, NULL);
 141 }
 142
 143 static const struct iomap_writeback_ops zonefs_writeback_ops = {
 144         .map_blocks             = zonefs_map_blocks,
 145 };
 146
 147 static int zonefs_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 148 {
 149         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
 150
 151         return iomap_writepage(page, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
 152 }
 153
 154 static int zonefs_writepages(struct address_space *mapping,
 155                              struct writeback_control *wbc)
 156 {
 157         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
 158
 159         return iomap_writepages(mapping, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
 160 }
 161
 162 static const struct address_space_operations zonefs_file_aops = {
 163         .readpage               = zonefs_readpage,
 164         .readahead              = zonefs_readahead,
 165         .writepage              = zonefs_writepage,
 166         .writepages             = zonefs_writepages,
 167         .set_page_dirty         = iomap_set_page_dirty,
 168         .releasepage            = iomap_releasepage,
 169         .invalidatepage         = iomap_invalidatepage,
 170         .migratepage            = iomap_migrate_page,
 171         .is_partially_uptodate  = iomap_is_partially_uptodate,
 172         .error_remove_page      = generic_error_remove_page,
 173         .direct_IO              = noop_direct_IO,
 174 };
 175
 176 static void zonefs_update_stats(struct inode *inode, loff_t new_isize)
 177 {
 178         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 179         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 180         loff_t old_isize = i_size_read(inode);
 181         loff_t nr_blocks;
 182
 183         if (new_isize == old_isize)
 184                 return;
 185
 186         spin_lock(&sbi->s_lock);
 187
 188         /*
 189          * This may be called for an update after an IO error.
 190          * So beware of the values seen.
 191          */
 192         if (new_isize < old_isize) {
 193                 nr_blocks = (old_isize - new_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
 194                 if (sbi->s_used_blocks > nr_blocks)
 195                         sbi->s_used_blocks -= nr_blocks;
 196                 else
 197                         sbi->s_used_blocks = 0;
 198         } else {
 199                 sbi->s_used_blocks +=
 200                         (new_isize - old_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
 201                 if (sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks)
 202                         sbi->s_used_blocks = sbi->s_blocks;
 203         }
 204
 205         spin_unlock(&sbi->s_lock);
 206 }
 207
 208 /*
 209  * Check a zone condition and adjust its file inode access permissions for
 210  * offline and readonly zones. Return the inode size corresponding to the
 211  * amount of readable data in the zone.
 212  */
 213 static loff_t zonefs_check_zone_condition(struct inode *inode,
 214                                           struct blk_zone *zone, bool warn,
 215                                           bool mount)
 216 {
 217         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 218
 219         switch (zone->cond) {
 220         case BLK_ZONE_COND_OFFLINE:
 221                 /*
 222                  * Dead zone: make the inode immutable, disable all accesses
 223                  * and set the file size to 0 (zone wp set to zone start).
 224                  */
 225                 if (warn)
 226                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: offline zone\n",
 227                                     inode->i_ino);
 228                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
 229                 inode->i_mode &= ~0777;
 230                 zone->wp = zone->start;
 231                 return 0;
 232         case BLK_ZONE_COND_READONLY:
 233                 /*
 234                  * The write pointer of read-only zones is invalid. If such a
 235                  * zone is found during mount, the file size cannot be retrieved
 236                  * so we treat the zone as offline (mount == true case).
 237                  * Otherwise, keep the file size as it was when last updated
 238                  * so that the user can recover data. In both cases, writes are
 239                  * always disabled for the zone.
 240                  */
 241                 if (warn)
 242                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: read-only zone\n",
 243                                     inode->i_ino);
 244                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
 245                 if (mount) {
 246                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
 247                         inode->i_mode &= ~0777;
 248                         zone->wp = zone->start;
 249                         return 0;
 250                 }
 251                 inode->i_mode &= ~0222;
 252                 return i_size_read(inode);
 253         default:
 254                 if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 255                         return zi->i_max_size;
 256                 return (zone->wp - zone->start) << SECTOR_SHIFT;
 257         }
 258 }
 259
 260 struct zonefs_ioerr_data {
 261         struct inode    *inode;
 262         bool            write;
 263 };
 264
 265 static int zonefs_io_error_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
 266                               void *data)
 267 {
 268         struct zonefs_ioerr_data *err = data;
 269         struct inode *inode = err->inode;
 270         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 271         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 272         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 273         loff_t isize, data_size;
 274
 275         /*
 276          * Check the zone condition: if the zone is not "bad" (offline or
 277          * read-only), read errors are simply signaled to the IO issuer as long
 278          * as there is no inconsistency between the inode size and the amount of
 279          * data writen in the zone (data_size).
 280          */
 281         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, false);
 282         isize = i_size_read(inode);
 283         if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE &&
 284             zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY &&
 285             !err->write && isize == data_size)
 286                 return 0;
 287
 288         /*
 289          * At this point, we detected either a bad zone or an inconsistency
 290          * between the inode size and the amount of data written in the zone.
 291          * For the latter case, the cause may be a write IO error or an external
 292          * action on the device. Two error patterns exist:
 293          * 1) The inode size is lower than the amount of data in the zone:
 294          *    a write operation partially failed and data was writen at the end
 295          *    of the file. This can happen in the case of a large direct IO
 296          *    needing several BIOs and/or write requests to be processed.
 297          * 2) The inode size is larger than the amount of data in the zone:
 298          *    this can happen with a deferred write error with the use of the
 299          *    device side write cache after getting successful write IO
 300          *    completions. Other possibilities are (a) an external corruption,
 301          *    e.g. an application reset the zone directly, or (b) the device
 302          *    has a serious problem (e.g. firmware bug).
 303          *
 304          * In all cases, warn about inode size inconsistency and handle the
 305          * IO error according to the zone condition and to the mount options.
 306          */
 307         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && isize != data_size)
 308                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: invalid size %lld (should be %lld)\n",
 309                             inode->i_ino, isize, data_size);
 310
 311         /*
 312          * First handle bad zones signaled by hardware. The mount options
 313          * errors=zone-ro and errors=zone-offline result in changing the
 314          * zone condition to read-only and offline respectively, as if the
 315          * condition was signaled by the hardware.
 316          */
 317         if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
 318             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL) {
 319                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: read/write access disabled\n",
 320                             inode->i_ino);
 321                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
 322                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
 323                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
 324                                                                 false, false);
 325                 }
 326         } else if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY ||
 327                    sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO) {
 328                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: write access disabled\n",
 329                             inode->i_ino);
 330                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY) {
 331                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
 332                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
 333                                                                 false, false);
 334                 }
 335         }
 336
 337         /*
 338          * If the filesystem is mounted with the explicit-open mount option, we
 339          * need to clear the ZONEFS_ZONE_OPEN flag if the zone transitioned to
 340          * the read-only or offline condition, to avoid attempting an explicit
 341          * close of the zone when the inode file is closed.
 342          */
 343         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) &&
 344             (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
 345              zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY))
 346                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
 347
 348         /*
 349          * If error=remount-ro was specified, any error result in remounting
 350          * the volume as read-only.
 351          */
 352         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO) && !sb_rdonly(sb)) {
 353                 zonefs_warn(sb, "remounting filesystem read-only\n");
 354                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
 355         }
 356
 357         /*
 358          * Update block usage stats and the inode size  to prevent access to
 359          * invalid data.
 360          */
 361         zonefs_update_stats(inode, data_size);
 362         zonefs_i_size_write(inode, data_size);
 363         zi->i_wpoffset = data_size;
 364
 365         return 0;
 366 }
 367
 368 /*
 369  * When an file IO error occurs, check the file zone to see if there is a change
 370  * in the zone condition (e.g. offline or read-only). For a failed write to a
 371  * sequential zone, the zone write pointer position must also be checked to
 372  * eventually correct the file size and zonefs inode write pointer offset
 373  * (which can be out of sync with the drive due to partial write failures).
 374  */
 375 static void __zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
 376 {
 377         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 378         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 379         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 380         unsigned int noio_flag;
 381         unsigned int nr_zones =
 382                 zi->i_zone_size >> (sbi->s_zone_sectors_shift + SECTOR_SHIFT);
 383         struct zonefs_ioerr_data err = {
 384                 .inode = inode,
 385                 .write = write,
 386         };
 387         int ret;
 388
 389         /*
 390          * Memory allocations in blkdev_report_zones() can trigger a memory
 391          * reclaim which may in turn cause a recursion into zonefs as well as
 392          * struct request allocations for the same device. The former case may
 393          * end up in a deadlock on the inode truncate mutex, while the latter
 394          * may prevent IO forward progress. Executing the report zones under
 395          * the GFP_NOIO context avoids both problems.
 396          */
 397         noio_flag = memalloc_noio_save();
 398         ret = blkdev_report_zones(sb->s_bdev, zi->i_zsector, nr_zones,
 399                                   zonefs_io_error_cb, &err);
 400         if (ret != nr_zones)
 401                 zonefs_err(sb, "Get inode %lu zone information failed %d\n",
 402                            inode->i_ino, ret);
 403         memalloc_noio_restore(noio_flag);
 404 }
 405
 406 static void zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
 407 {
 408         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 409
 410         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 411         __zonefs_io_error(inode, write);
 412         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 413 }
 414
 415 static int zonefs_file_truncate(struct inode *inode, loff_t isize)
 416 {
 417         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 418         loff_t old_isize;
 419         enum req_opf op;
 420         int ret = 0;
 421
 422         /*
 423          * Only sequential zone files can be truncated and truncation is allowed
 424          * only down to a 0 size, which is equivalent to a zone reset, and to
 425          * the maximum file size, which is equivalent to a zone finish.
 426          */
 427         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
 428                 return -EPERM;
 429
 430         if (!isize)
 431                 op = REQ_OP_ZONE_RESET;
 432         else if (isize == zi->i_max_size)
 433                 op = REQ_OP_ZONE_FINISH;
 434         else
 435                 return -EPERM;
 436
 437         inode_dio_wait(inode);
 438
 439         /* Serialize against page faults */
 440         down_write(&zi->i_mmap_sem);
 441
 442         /* Serialize against zonefs_iomap_begin() */
 443         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 444
 445         old_isize = i_size_read(inode);
 446         if (isize == old_isize)
 447                 goto unlock;
 448
 449         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, op);
 450         if (ret)
 451                 goto unlock;
 452
 453         /*
 454          * If the mount option ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN is set,
 455          * take care of open zones.
 456          */
 457         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN) {
 458                 /*
 459                  * Truncating a zone to EMPTY or FULL is the equivalent of
 460                  * closing the zone. For a truncation to 0, we need to
 461                  * re-open the zone to ensure new writes can be processed.
 462                  * For a truncation to the maximum file size, the zone is
 463                  * closed and writes cannot be accepted anymore, so clear
 464                  * the open flag.
 465                  */
 466                 if (!isize)
 467                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
 468                 else
 469                         zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
 470         }
 471
 472         zonefs_update_stats(inode, isize);
 473         truncate_setsize(inode, isize);
 474         zi->i_wpoffset = isize;
 475
 476 unlock:
 477         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 478         up_write(&zi->i_mmap_sem);
 479
 480         return ret;
 481 }
 482
 483 static int zonefs_inode_setattr(struct dentry *dentry, struct iattr *iattr)
 484 {
 485         struct inode *inode = d_inode(dentry);
 486         int ret;
 487
 488         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 489                 return -EPERM;
 490
 491         ret = setattr_prepare(dentry, iattr);
 492         if (ret)
 493                 return ret;
 494
 495         /*
 496          * Since files and directories cannot be created nor deleted, do not
 497          * allow setting any write attributes on the sub-directories grouping
 498          * files by zone type.
 499          */
 500         if ((iattr->ia_valid & ATTR_MODE) && S_ISDIR(inode->i_mode) &&
 501             (iattr->ia_mode & 0222))
 502                 return -EPERM;
 503
 504         if (((iattr->ia_valid & ATTR_UID) &&
 505              !uid_eq(iattr->ia_uid, inode->i_uid)) ||
 506             ((iattr->ia_valid & ATTR_GID) &&
 507              !gid_eq(iattr->ia_gid, inode->i_gid))) {
 508                 ret = dquot_transfer(inode, iattr);
 509                 if (ret)
 510                         return ret;
 511         }
 512
 513         if (iattr->ia_valid & ATTR_SIZE) {
 514                 ret = zonefs_file_truncate(inode, iattr->ia_size);
 515                 if (ret)
 516                         return ret;
 517         }
 518
 519         setattr_copy(inode, iattr);
 520
 521         return 0;
 522 }
 523
 524 static const struct inode_operations zonefs_file_inode_operations = {
 525         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
 526 };
 527
 528 static int zonefs_file_fsync(struct file *file, loff_t start, loff_t end,
 529                              int datasync)
 530 {
 531         struct inode *inode = file_inode(file);
 532         int ret = 0;
 533
 534         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 535                 return -EPERM;
 536
 537         /*
 538          * Since only direct writes are allowed in sequential files, page cache
 539          * flush is needed only for conventional zone files.
 540          */
 541         if (ZONEFS_I(inode)->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 542                 ret = file_write_and_wait_range(file, start, end);
 543         if (!ret)
 544                 ret = blkdev_issue_flush(inode->i_sb->s_bdev, GFP_KERNEL);
 545
 546         if (ret)
 547                 zonefs_io_error(inode, true);
 548
 549         return ret;
 550 }
 551
 552 static vm_fault_t zonefs_filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
 553 {
 554         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(file_inode(vmf->vma->vm_file));
 555         vm_fault_t ret;
 556
 557         down_read(&zi->i_mmap_sem);
 558         ret = filemap_fault(vmf);
 559         up_read(&zi->i_mmap_sem);
 560
 561         return ret;
 562 }
 563
 564 static vm_fault_t zonefs_filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
 565 {
 566         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
 567         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 568         vm_fault_t ret;
 569
 570         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 571                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 572
 573         /*
 574          * Sanity check: only conventional zone files can have shared
 575          * writeable mappings.
 576          */
 577         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
 578                 return VM_FAULT_NOPAGE;
 579
 580         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
 581         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
 582
 583         /* Serialize against truncates */
 584         down_read(&zi->i_mmap_sem);
 585         ret = iomap_page_mkwrite(vmf, &zonefs_iomap_ops);
 586         up_read(&zi->i_mmap_sem);
 587
 588         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
 589         return ret;
 590 }
 591
 592 static const struct vm_operations_struct zonefs_file_vm_ops = {
 593         .fault          = zonefs_filemap_fault,
 594         .map_pages      = filemap_map_pages,
 595         .page_mkwrite   = zonefs_filemap_page_mkwrite,
 596 };
 597
 598 static int zonefs_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 599 {
 600         /*
 601          * Conventional zones accept random writes, so their files can support
 602          * shared writable mappings. For sequential zone files, only read
 603          * mappings are possible since there are no guarantees for write
 604          * ordering between msync() and page cache writeback.
 605          */
 606         if (ZONEFS_I(file_inode(file))->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
 607             (vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
 608                 return -EINVAL;
 609
 610         file_accessed(file);
 611         vma->vm_ops = &zonefs_file_vm_ops;
 612
 613         return 0;
 614 }
 615
 616 static loff_t zonefs_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 617 {
 618         loff_t isize = i_size_read(file_inode(file));
 619
 620         /*
 621          * Seeks are limited to below the zone size for conventional zones
 622          * and below the zone write pointer for sequential zones. In both
 623          * cases, this limit is the inode size.
 624          */
 625         return generic_file_llseek_size(file, offset, whence, isize, isize);
 626 }
 627
 628 static int zonefs_file_write_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
 629                                         int error, unsigned int flags)
 630 {
 631         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 632         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 633
 634         if (error) {
 635                 zonefs_io_error(inode, true);
 636                 return error;
 637         }
 638
 639         if (size && zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV) {
 640                 /*
 641                  * Note that we may be seeing completions out of order,
 642                  * but that is not a problem since a write completed
 643                  * successfully necessarily means that all preceding writes
 644                  * were also successful. So we can safely increase the inode
 645                  * size to the write end location.
 646                  */
 647                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 648                 if (i_size_read(inode) < iocb->ki_pos + size) {
 649                         zonefs_update_stats(inode, iocb->ki_pos + size);
 650                         zonefs_i_size_write(inode, iocb->ki_pos + size);
 651                 }
 652                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 653         }
 654
 655         return 0;
 656 }
 657
 658 static const struct iomap_dio_ops zonefs_write_dio_ops = {
 659         .end_io                 = zonefs_file_write_dio_end_io,
 660 };
 661
 662 static ssize_t zonefs_file_dio_append(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 663 {
 664         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 665         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 666         struct block_device *bdev = inode->i_sb->s_bdev;
 667         unsigned int max;
 668         struct bio *bio;
 669         ssize_t size;
 670         int nr_pages;
 671         ssize_t ret;
 672
 673         max = queue_max_zone_append_sectors(bdev_get_queue(bdev));
 674         max = ALIGN_DOWN(max << SECTOR_SHIFT, inode->i_sb->s_blocksize);
 675         iov_iter_truncate(from, max);
 676
 677         nr_pages = iov_iter_npages(from, BIO_MAX_PAGES);
 678         if (!nr_pages)
 679                 return 0;
 680
 681         bio = bio_alloc_bioset(GFP_NOFS, nr_pages, &fs_bio_set);
 682         if (!bio)
 683                 return -ENOMEM;
 684
 685         bio_set_dev(bio, bdev);
 686         bio->bi_iter.bi_sector = zi->i_zsector;
 687         bio->bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 688         bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 689         bio->bi_opf = REQ_OP_ZONE_APPEND | REQ_SYNC | REQ_IDLE;
 690         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
 691                 bio->bi_opf |= REQ_FUA;
 692
 693         ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, from);
 694         if (unlikely(ret)) {
 695                 bio_io_error(bio);
 696                 return ret;
 697         }
 698         size = bio->bi_iter.bi_size;
 699         task_io_account_write(ret);
 700
 701         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
 702                 bio_set_polled(bio, iocb);
 703
 704         ret = submit_bio_wait(bio);
 705
 706         bio_put(bio);
 707
 708         zonefs_file_write_dio_end_io(iocb, size, ret, 0);
 709         if (ret >= 0) {
 710                 iocb->ki_pos += size;
 711                 return size;
 712         }
 713
 714         return ret;
 715 }
 716
 717 /*
 718  * Handle direct writes. For sequential zone files, this is the only possible
 719  * write path. For these files, check that the user is issuing writes
 720  * sequentially from the end of the file. This code assumes that the block layer
 721  * delivers write requests to the device in sequential order. This is always the
 722  * case if a block IO scheduler implementing the ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE
 723  * elevator feature is being used (e.g. mq-deadline). The block layer always
 724  * automatically select such an elevator for zoned block devices during the
 725  * device initialization.
 726  */
 727 static ssize_t zonefs_file_dio_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 728 {
 729         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 730         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 731         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 732         bool sync = is_sync_kiocb(iocb);
 733         bool append = false;
 734         size_t count;
 735         ssize_t ret;
 736
 737         /*
 738          * For async direct IOs to sequential zone files, refuse IOCB_NOWAIT
 739          * as this can cause write reordering (e.g. the first aio gets EAGAIN
 740          * on the inode lock but the second goes through but is now unaligned).
 741          */
 742         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && !sync &&
 743             (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
 744                 return -EOPNOTSUPP;
 745
 746         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 747                 if (!inode_trylock(inode))
 748                         return -EAGAIN;
 749         } else {
 750                 inode_lock(inode);
 751         }
 752
 753         ret = generic_write_checks(iocb, from);
 754         if (ret <= 0)
 755                 goto inode_unlock;
 756
 757         iov_iter_truncate(from, zi->i_max_size - iocb->ki_pos);
 758         count = iov_iter_count(from);
 759
 760         if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
 761                 ret = -EINVAL;
 762                 goto inode_unlock;
 763         }
 764
 765         /* Enforce sequential writes (append only) in sequential zones */
 766         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ) {
 767                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 768                 if (iocb->ki_pos != zi->i_wpoffset) {
 769                         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 770                         ret = -EINVAL;
 771                         goto inode_unlock;
 772                 }
 773                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 774                 append = sync;
 775         }
 776
 777         if (append)
 778                 ret = zonefs_file_dio_append(iocb, from);
 779         else
 780                 ret = iomap_dio_rw(iocb, from, &zonefs_iomap_ops,
 781                                    &zonefs_write_dio_ops, sync);
 782         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
 783             (ret > 0 || ret == -EIOCBQUEUED)) {
 784                 if (ret > 0)
 785                         count = ret;
 786                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 787                 zi->i_wpoffset += count;
 788                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 789         }
 790
 791 inode_unlock:
 792         inode_unlock(inode);
 793
 794         return ret;
 795 }
 796
 797 static ssize_t zonefs_file_buffered_write(struct kiocb *iocb,
 798                                           struct iov_iter *from)
 799 {
 800         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 801         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 802         ssize_t ret;
 803
 804         /*
 805          * Direct IO writes are mandatory for sequential zone files so that the
 806          * write IO issuing order is preserved.
 807          */
 808         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 809                 return -EIO;
 810
 811         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 812                 if (!inode_trylock(inode))
 813                         return -EAGAIN;
 814         } else {
 815                 inode_lock(inode);
 816         }
 817
 818         ret = generic_write_checks(iocb, from);
 819         if (ret <= 0)
 820                 goto inode_unlock;
 821
 822         iov_iter_truncate(from, zi->i_max_size - iocb->ki_pos);
 823
 824         ret = iomap_file_buffered_write(iocb, from, &zonefs_iomap_ops);
 825         if (ret > 0)
 826                 iocb->ki_pos += ret;
 827         else if (ret == -EIO)
 828                 zonefs_io_error(inode, true);
 829
 830 inode_unlock:
 831         inode_unlock(inode);
 832         if (ret > 0)
 833                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
 834
 835         return ret;
 836 }
 837
 838 static ssize_t zonefs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 839 {
 840         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 841
 842         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 843                 return -EPERM;
 844
 845         if (sb_rdonly(inode->i_sb))
 846                 return -EROFS;
 847
 848         /* Write operations beyond the zone size are not allowed */
 849         if (iocb->ki_pos >= ZONEFS_I(inode)->i_max_size)
 850                 return -EFBIG;
 851
 852         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 853                 ssize_t ret = zonefs_file_dio_write(iocb, from);
 854                 if (ret != -ENOTBLK)
 855                         return ret;
 856         }
 857
 858         return zonefs_file_buffered_write(iocb, from);
 859 }
 860
 861 static int zonefs_file_read_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
 862                                        int error, unsigned int flags)
 863 {
 864         if (error) {
 865                 zonefs_io_error(file_inode(iocb->ki_filp), false);
 866                 return error;
 867         }
 868
 869         return 0;
 870 }
 871
 872 static const struct iomap_dio_ops zonefs_read_dio_ops = {
 873         .end_io                 = zonefs_file_read_dio_end_io,
 874 };
 875
 876 static ssize_t zonefs_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
 877 {
 878         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 879         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 880         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 881         loff_t isize;
 882         ssize_t ret;
 883
 884         /* Offline zones cannot be read */
 885         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode) && !(inode->i_mode & 0777)))
 886                 return -EPERM;
 887
 888         if (iocb->ki_pos >= zi->i_max_size)
 889                 return 0;
 890
 891         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 892                 if (!inode_trylock_shared(inode))
 893                         return -EAGAIN;
 894         } else {
 895                 inode_lock_shared(inode);
 896         }
 897
 898         /* Limit read operations to written data */
 899         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 900         isize = i_size_read(inode);
 901         if (iocb->ki_pos >= isize) {
 902                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 903                 ret = 0;
 904                 goto inode_unlock;
 905         }
 906         iov_iter_truncate(to, isize - iocb->ki_pos);
 907         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 908
 909         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 910                 size_t count = iov_iter_count(to);
 911
 912                 if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
 913                         ret = -EINVAL;
 914                         goto inode_unlock;
 915                 }
 916                 file_accessed(iocb->ki_filp);
 917                 ret = iomap_dio_rw(iocb, to, &zonefs_iomap_ops,
 918                                    &zonefs_read_dio_ops, is_sync_kiocb(iocb));
 919         } else {
 920                 ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
 921                 if (ret == -EIO)
 922                         zonefs_io_error(inode, false);
 923         }
 924
 925 inode_unlock:
 926         inode_unlock_shared(inode);
 927
 928         return ret;
 929 }
 930
 931 static inline bool zonefs_file_use_exp_open(struct inode *inode, struct file *file)
 932 {
 933         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 934         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
 935
 936         if (!(sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN))
 937                 return false;
 938
 939         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
 940                 return false;
 941
 942         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
 943                 return false;
 944
 945         return true;
 946 }
 947
 948 static int zonefs_open_zone(struct inode *inode)
 949 {
 950         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 951         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
 952         int ret = 0;
 953
 954         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 955
 956         zi->i_wr_refcnt++;
 957         if (zi->i_wr_refcnt == 1) {
 958
 959                 if (atomic_inc_return(&sbi->s_open_zones) > sbi->s_max_open_zones) {
 960                         atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
 961                         ret = -EBUSY;
 962                         goto unlock;
 963                 }
 964
 965                 if (i_size_read(inode) < zi->i_max_size) {
 966                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
 967                         if (ret) {
 968                                 zi->i_wr_refcnt--;
 969                                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
 970                                 goto unlock;
 971                         }
 972                         zi->i_flags |= ZONEFS_ZONE_OPEN;
 973                 }
 974         }
 975
 976 unlock:
 977         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 978
 979         return ret;
 980 }
 981
 982 static int zonefs_file_open(struct inode *inode, struct file *file)
 983 {
 984         int ret;
 985
 986         ret = generic_file_open(inode, file);
 987         if (ret)
 988                 return ret;
 989
 990         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
 991                 return zonefs_open_zone(inode);
 992
 993         return 0;
 994 }
 995
 996 static void zonefs_close_zone(struct inode *inode)
 997 {
 998         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 999         int ret = 0;
1000
1001         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
1002         zi->i_wr_refcnt--;
1003         if (!zi->i_wr_refcnt) {
1004                 struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1005                 struct super_block *sb = inode->i_sb;
1006
1007                 /*
1008                  * If the file zone is full, it is not open anymore and we only
1009                  * need to decrement the open count.
1010                  */
1011                 if (!(zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN))
1012                         goto dec;
1013
1014                 ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_CLOSE);
1015                 if (ret) {
1016                         __zonefs_io_error(inode, false);
1017                         /*
1018                          * Leaving zones explicitly open may lead to a state
1019                          * where most zones cannot be written (zone resources
1020                          * exhausted). So take preventive action by remounting
1021                          * read-only.
1022                          */
1023                         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN &&
1024                             !(sb->s_flags & SB_RDONLY)) {
1025                                 zonefs_warn(sb, "closing zone failed, remounting filesystem read-only\n");
1026                                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
1027                         }
1028                 }
1029                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
1030 dec:
1031                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1032         }
1033         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
1034 }
1035
1036 static int zonefs_file_release(struct inode *inode, struct file *file)
1037 {
1038         /*
1039          * If we explicitly open a zone we must close it again as well, but the
1040          * zone management operation can fail (either due to an IO error or as
1041          * the zone has gone offline or read-only). Make sure we don't fail the
1042          * close(2) for user-space.
1043          */
1044         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
1045                 zonefs_close_zone(inode);
1046
1047         return 0;
1048 }
1049
1050 static const struct file_operations zonefs_file_operations = {
1051         .open           = zonefs_file_open,
1052         .release        = zonefs_file_release,
1053         .fsync          = zonefs_file_fsync,
1054         .mmap           = zonefs_file_mmap,
1055         .llseek         = zonefs_file_llseek,
1056         .read_iter      = zonefs_file_read_iter,
1057         .write_iter     = zonefs_file_write_iter,
1058         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1059         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1060         .iopoll         = iomap_dio_iopoll,
1061 };
1062
1063 static struct kmem_cache *zonefs_inode_cachep;
1064
1065 static struct inode *zonefs_alloc_inode(struct super_block *sb)
1066 {
1067         struct zonefs_inode_info *zi;
1068
1069         zi = kmem_cache_alloc(zonefs_inode_cachep, GFP_KERNEL);
1070         if (!zi)
1071                 return NULL;
1072
1073         inode_init_once(&zi->i_vnode);
1074         mutex_init(&zi->i_truncate_mutex);
1075         init_rwsem(&zi->i_mmap_sem);
1076         zi->i_wr_refcnt = 0;
1077
1078         return &zi->i_vnode;
1079 }
1080
1081 static void zonefs_free_inode(struct inode *inode)
1082 {
1083         kmem_cache_free(zonefs_inode_cachep, ZONEFS_I(inode));
1084 }
1085
1086 /*
1087  * File system stat.
1088  */
1089 static int zonefs_statfs(struct dentry *dentry, struct kstatfs *buf)
1090 {
1091         struct super_block *sb = dentry->d_sb;
1092         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1093         enum zonefs_ztype t;
1094         u64 fsid;
1095
1096         buf->f_type = ZONEFS_MAGIC;
1097         buf->f_bsize = sb->s_blocksize;
1098         buf->f_namelen = ZONEFS_NAME_MAX;
1099
1100         spin_lock(&sbi->s_lock);
1101
1102         buf->f_blocks = sbi->s_blocks;
1103         if (WARN_ON(sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks))
1104                 buf->f_bfree = 0;
1105         else
1106                 buf->f_bfree = buf->f_blocks - sbi->s_used_blocks;
1107         buf->f_bavail = buf->f_bfree;
1108
1109         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1110                 if (sbi->s_nr_files[t])
1111                         buf->f_files += sbi->s_nr_files[t] + 1;
1112         }
1113         buf->f_ffree = 0;
1114
1115         spin_unlock(&sbi->s_lock);
1116
1117         fsid = le64_to_cpup((void *)sbi->s_uuid.b) ^
1118                 le64_to_cpup((void *)sbi->s_uuid.b + sizeof(u64));
1119         buf->f_fsid.val[0] = (u32)fsid;
1120         buf->f_fsid.val[1] = (u32)(fsid >> 32);
1121
1122         return 0;
1123 }
1124
1125 enum {
1126         Opt_errors_ro, Opt_errors_zro, Opt_errors_zol, Opt_errors_repair,
1127         Opt_explicit_open, Opt_err,
1128 };
1129
1130 static const match_table_t tokens = {
1131         { Opt_errors_ro,        "errors=remount-ro"},
1132         { Opt_errors_zro,       "errors=zone-ro"},
1133         { Opt_errors_zol,       "errors=zone-offline"},
1134         { Opt_errors_repair,    "errors=repair"},
1135         { Opt_explicit_open,    "explicit-open" },
1136         { Opt_err,              NULL}
1137 };
1138
1139 static int zonefs_parse_options(struct super_block *sb, char *options)
1140 {
1141         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1142         substring_t args[MAX_OPT_ARGS];
1143         char *p;
1144
1145         if (!options)
1146                 return 0;
1147
1148         while ((p = strsep(&options, ",")) != NULL) {
1149                 int token;
1150
1151                 if (!*p)
1152                         continue;
1153
1154                 token = match_token(p, tokens, args);
1155                 switch (token) {
1156                 case Opt_errors_ro:
1157                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1158                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1159                         break;
1160                 case Opt_errors_zro:
1161                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1162                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO;
1163                         break;
1164                 case Opt_errors_zol:
1165                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1166                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL;
1167                         break;
1168                 case Opt_errors_repair:
1169                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1170                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR;
1171                         break;
1172                 case Opt_explicit_open:
1173                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1174                         break;
1175                 default:
1176                         return -EINVAL;
1177                 }
1178         }
1179
1180         return 0;
1181 }
1182
1183 static int zonefs_show_options(struct seq_file *seq, struct dentry *root)
1184 {
1185         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(root->d_sb);
1186
1187         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO)
1188                 seq_puts(seq, ",errors=remount-ro");
1189         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO)
1190                 seq_puts(seq, ",errors=zone-ro");
1191         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL)
1192                 seq_puts(seq, ",errors=zone-offline");
1193         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR)
1194                 seq_puts(seq, ",errors=repair");
1195
1196         return 0;
1197 }
1198
1199 static int zonefs_remount(struct super_block *sb, int *flags, char *data)
1200 {
1201         sync_filesystem(sb);
1202
1203         return zonefs_parse_options(sb, data);
1204 }
1205
1206 static const struct super_operations zonefs_sops = {
1207         .alloc_inode    = zonefs_alloc_inode,
1208         .free_inode     = zonefs_free_inode,
1209         .statfs         = zonefs_statfs,
1210         .remount_fs     = zonefs_remount,
1211         .show_options   = zonefs_show_options,
1212 };
1213
1214 static const struct inode_operations zonefs_dir_inode_operations = {
1215         .lookup         = simple_lookup,
1216         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
1217 };
1218
1219 static void zonefs_init_dir_inode(struct inode *parent, struct inode *inode,
1220                                   enum zonefs_ztype type)
1221 {
1222         struct super_block *sb = parent->i_sb;
1223
1224         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk) + type + 1;
1225         inode_init_owner(inode, parent, S_IFDIR | 0555);
1226         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1227         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1228         set_nlink(inode, 2);
1229         inc_nlink(parent);
1230 }
1231
1232 static void zonefs_init_file_inode(struct inode *inode, struct blk_zone *zone,
1233                                    enum zonefs_ztype type)
1234 {
1235         struct super_block *sb = inode->i_sb;
1236         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1237         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1238
1239         inode->i_ino = zone->start >> sbi->s_zone_sectors_shift;
1240         inode->i_mode = S_IFREG | sbi->s_perm;
1241
1242         zi->i_ztype = type;
1243         zi->i_zsector = zone->start;
1244         zi->i_zone_size = zone->len << SECTOR_SHIFT;
1245
1246         zi->i_max_size = min_t(loff_t, MAX_LFS_FILESIZE,
1247                                zone->capacity << SECTOR_SHIFT);
1248         zi->i_wpoffset = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, true);
1249
1250         inode->i_uid = sbi->s_uid;
1251         inode->i_gid = sbi->s_gid;
1252         inode->i_size = zi->i_wpoffset;
1253         inode->i_blocks = zi->i_max_size >> SECTOR_SHIFT;
1254
1255         inode->i_op = &zonefs_file_inode_operations;
1256         inode->i_fop = &zonefs_file_operations;
1257         inode->i_mapping->a_ops = &zonefs_file_aops;
1258
1259         sb->s_maxbytes = max(zi->i_max_size, sb->s_maxbytes);
1260         sbi->s_blocks += zi->i_max_size >> sb->s_blocksize_bits;
1261         sbi->s_used_blocks += zi->i_wpoffset >> sb->s_blocksize_bits;
1262 }
1263
1264 static struct dentry *zonefs_create_inode(struct dentry *parent,
1265                                         const char *name, struct blk_zone *zone,
1266                                         enum zonefs_ztype type)
1267 {
1268         struct inode *dir = d_inode(parent);
1269         struct dentry *dentry;
1270         struct inode *inode;
1271
1272         dentry = d_alloc_name(parent, name);
1273         if (!dentry)
1274                 return NULL;
1275
1276         inode = new_inode(parent->d_sb);
1277         if (!inode)
1278                 goto dput;
1279
1280         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = dir->i_ctime;
1281         if (zone)
1282                 zonefs_init_file_inode(inode, zone, type);
1283         else
1284                 zonefs_init_dir_inode(dir, inode, type);
1285         d_add(dentry, inode);
1286         dir->i_size++;
1287
1288         return dentry;
1289
1290 dput:
1291         dput(dentry);
1292
1293         return NULL;
1294 }
1295
1296 struct zonefs_zone_data {
1297         struct super_block      *sb;
1298         unsigned int            nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_MAX];
1299         struct blk_zone         *zones;
1300 };
1301
1302 /*
1303  * Create a zone group and populate it with zone files.
1304  */
1305 static int zonefs_create_zgroup(struct zonefs_zone_data *zd,
1306                                 enum zonefs_ztype type)
1307 {
1308         struct super_block *sb = zd->sb;
1309         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1310         struct blk_zone *zone, *next, *end;
1311         const char *zgroup_name;
1312         char *file_name;
1313         struct dentry *dir;
1314         unsigned int n = 0;
1315         int ret;
1316
1317         /* If the group is empty, there is nothing to do */
1318         if (!zd->nr_zones[type])
1319                 return 0;
1320
1321         file_name = kmalloc(ZONEFS_NAME_MAX, GFP_KERNEL);
1322         if (!file_name)
1323                 return -ENOMEM;
1324
1325         if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
1326                 zgroup_name = "cnv";
1327         else
1328                 zgroup_name = "seq";
1329
1330         dir = zonefs_create_inode(sb->s_root, zgroup_name, NULL, type);
1331         if (!dir) {
1332                 ret = -ENOMEM;
1333                 goto free;
1334         }
1335
1336         /*
1337          * The first zone contains the super block: skip it.
1338          */
1339         end = zd->zones + blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1340         for (zone = &zd->zones[1]; zone < end; zone = next) {
1341
1342                 next = zone + 1;
1343                 if (zonefs_zone_type(zone) != type)
1344                         continue;
1345
1346                 /*
1347                  * For conventional zones, contiguous zones can be aggregated
1348                  * together to form larger files. Note that this overwrites the
1349                  * length of the first zone of the set of contiguous zones
1350                  * aggregated together. If one offline or read-only zone is
1351                  * found, assume that all zones aggregated have the same
1352                  * condition.
1353                  */
1354                 if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV &&
1355                     (sbi->s_features & ZONEFS_F_AGGRCNV)) {
1356                         for (; next < end; next++) {
1357                                 if (zonefs_zone_type(next) != type)
1358                                         break;
1359                                 zone->len += next->len;
1360                                 zone->capacity += next->capacity;
1361                                 if (next->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY &&
1362                                     zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1363                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
1364                                 else if (next->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1365                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
1366                         }
1367                         if (zone->capacity != zone->len) {
1368                                 zonefs_err(sb, "Invalid conventional zone capacity\n");
1369                                 ret = -EINVAL;
1370                                 goto free;
1371                         }
1372                 }
1373
1374                 /*
1375                  * Use the file number within its group as file name.
1376                  */
1377                 snprintf(file_name, ZONEFS_NAME_MAX - 1, "%u", n);
1378                 if (!zonefs_create_inode(dir, file_name, zone, type)) {
1379                         ret = -ENOMEM;
1380                         goto free;
1381                 }
1382
1383                 n++;
1384         }
1385
1386         zonefs_info(sb, "Zone group \"%s\" has %u file%s\n",
1387                     zgroup_name, n, n > 1 ? "s" : "");
1388
1389         sbi->s_nr_files[type] = n;
1390         ret = 0;
1391
1392 free:
1393         kfree(file_name);
1394
1395         return ret;
1396 }
1397
1398 static int zonefs_get_zone_info_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
1399                                    void *data)
1400 {
1401         struct zonefs_zone_data *zd = data;
1402
1403         /*
1404          * Count the number of usable zones: the first zone at index 0 contains
1405          * the super block and is ignored.
1406          */
1407         switch (zone->type) {
1408         case BLK_ZONE_TYPE_CONVENTIONAL:
1409                 zone->wp = zone->start + zone->len;
1410                 if (idx)
1411                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_CNV]++;
1412                 break;
1413         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ:
1414         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_PREF:
1415                 if (idx)
1416                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_SEQ]++;
1417                 break;
1418         default:
1419                 zonefs_err(zd->sb, "Unsupported zone type 0x%x\n",
1420                            zone->type);
1421                 return -EIO;
1422         }
1423
1424         memcpy(&zd->zones[idx], zone, sizeof(struct blk_zone));
1425
1426         return 0;
1427 }
1428
1429 static int zonefs_get_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1430 {
1431         struct block_device *bdev = zd->sb->s_bdev;
1432         int ret;
1433
1434         zd->zones = kvcalloc(blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk),
1435                              sizeof(struct blk_zone), GFP_KERNEL);
1436         if (!zd->zones)
1437                 return -ENOMEM;
1438
1439         /* Get zones information from the device */
1440         ret = blkdev_report_zones(bdev, 0, BLK_ALL_ZONES,
1441                                   zonefs_get_zone_info_cb, zd);
1442         if (ret < 0) {
1443                 zonefs_err(zd->sb, "Zone report failed %d\n", ret);
1444                 return ret;
1445         }
1446
1447         if (ret != blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk)) {
1448                 zonefs_err(zd->sb, "Invalid zone report (%d/%u zones)\n",
1449                            ret, blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk));
1450                 return -EIO;
1451         }
1452
1453         return 0;
1454 }
1455
1456 static inline void zonefs_cleanup_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1457 {
1458         kvfree(zd->zones);
1459 }
1460
1461 /*
1462  * Read super block information from the device.
1463  */
1464 static int zonefs_read_super(struct super_block *sb)
1465 {
1466         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1467         struct zonefs_super *super;
1468         u32 crc, stored_crc;
1469         struct page *page;
1470         struct bio_vec bio_vec;
1471         struct bio bio;
1472         int ret;
1473
1474         page = alloc_page(GFP_KERNEL);
1475         if (!page)
1476                 return -ENOMEM;
1477
1478         bio_init(&bio, &bio_vec, 1);
1479         bio.bi_iter.bi_sector = 0;
1480         bio.bi_opf = REQ_OP_READ;
1481         bio_set_dev(&bio, sb->s_bdev);
1482         bio_add_page(&bio, page, PAGE_SIZE, 0);
1483
1484         ret = submit_bio_wait(&bio);
1485         if (ret)
1486                 goto free_page;
1487
1488         super = kmap(page);
1489
1490         ret = -EINVAL;
1491         if (le32_to_cpu(super->s_magic) != ZONEFS_MAGIC)
1492                 goto unmap;
1493
1494         stored_crc = le32_to_cpu(super->s_crc);
1495         super->s_crc = 0;
1496         crc = crc32(~0U, (unsigned char *)super, sizeof(struct zonefs_super));
1497         if (crc != stored_crc) {
1498                 zonefs_err(sb, "Invalid checksum (Expected 0x%08x, got 0x%08x)",
1499                            crc, stored_crc);
1500                 goto unmap;
1501         }
1502
1503         sbi->s_features = le64_to_cpu(super->s_features);
1504         if (sbi->s_features & ~ZONEFS_F_DEFINED_FEATURES) {
1505                 zonefs_err(sb, "Unknown features set 0x%llx\n",
1506                            sbi->s_features);
1507                 goto unmap;
1508         }
1509
1510         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_UID) {
1511                 sbi->s_uid = make_kuid(current_user_ns(),
1512                                        le32_to_cpu(super->s_uid));
1513                 if (!uid_valid(sbi->s_uid)) {
1514                         zonefs_err(sb, "Invalid UID feature\n");
1515                         goto unmap;
1516                 }
1517         }
1518
1519         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_GID) {
1520                 sbi->s_gid = make_kgid(current_user_ns(),
1521                                        le32_to_cpu(super->s_gid));
1522                 if (!gid_valid(sbi->s_gid)) {
1523                         zonefs_err(sb, "Invalid GID feature\n");
1524                         goto unmap;
1525                 }
1526         }
1527
1528         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_PERM)
1529                 sbi->s_perm = le32_to_cpu(super->s_perm);
1530
1531         if (memchr_inv(super->s_reserved, 0, sizeof(super->s_reserved))) {
1532                 zonefs_err(sb, "Reserved area is being used\n");
1533                 goto unmap;
1534         }
1535
1536         import_uuid(&sbi->s_uuid, super->s_uuid);
1537         ret = 0;
1538
1539 unmap:
1540         kunmap(page);
1541 free_page:
1542         __free_page(page);
1543
1544         return ret;
1545 }
1546
1547 /*
1548  * Check that the device is zoned. If it is, get the list of zones and create
1549  * sub-directories and files according to the device zone configuration and
1550  * format options.
1551  */
1552 static int zonefs_fill_super(struct super_block *sb, void *data, int silent)
1553 {
1554         struct zonefs_zone_data zd;
1555         struct zonefs_sb_info *sbi;
1556         struct inode *inode;
1557         enum zonefs_ztype t;
1558         int ret;
1559
1560         if (!bdev_is_zoned(sb->s_bdev)) {
1561                 zonefs_err(sb, "Not a zoned block device\n");
1562                 return -EINVAL;
1563         }
1564
1565         /*
1566          * Initialize super block information: the maximum file size is updated
1567          * when the zone files are created so that the format option
1568          * ZONEFS_F_AGGRCNV which increases the maximum file size of a file
1569          * beyond the zone size is taken into account.
1570          */
1571         sbi = kzalloc(sizeof(*sbi), GFP_KERNEL);
1572         if (!sbi)
1573                 return -ENOMEM;
1574
1575         spin_lock_init(&sbi->s_lock);
1576         sb->s_fs_info = sbi;
1577         sb->s_magic = ZONEFS_MAGIC;
1578         sb->s_maxbytes = 0;
1579         sb->s_op = &zonefs_sops;
1580         sb->s_time_gran = 1;
1581
1582         /*
1583          * The block size is set to the device physical sector size to ensure
1584          * that write operations on 512e devices (512B logical block and 4KB
1585          * physical block) are always aligned to the device physical blocks,
1586          * as mandated by the ZBC/ZAC specifications.
1587          */
1588         sb_set_blocksize(sb, bdev_physical_block_size(sb->s_bdev));
1589         sbi->s_zone_sectors_shift = ilog2(bdev_zone_sectors(sb->s_bdev));
1590         sbi->s_uid = GLOBAL_ROOT_UID;
1591         sbi->s_gid = GLOBAL_ROOT_GID;
1592         sbi->s_perm = 0640;
1593         sbi->s_mount_opts = ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1594         sbi->s_max_open_zones = bdev_max_open_zones(sb->s_bdev);
1595         atomic_set(&sbi->s_open_zones, 0);
1596         if (!sbi->s_max_open_zones &&
1597             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) {
1598                 zonefs_info(sb, "No open zones limit. Ignoring explicit_open mount option\n");
1599                 sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1600         }
1601
1602         ret = zonefs_read_super(sb);
1603         if (ret)
1604                 return ret;
1605
1606         ret = zonefs_parse_options(sb, data);
1607         if (ret)
1608                 return ret;
1609
1610         memset(&zd, 0, sizeof(struct zonefs_zone_data));
1611         zd.sb = sb;
1612         ret = zonefs_get_zone_info(&zd);
1613         if (ret)
1614                 goto cleanup;
1615
1616         zonefs_info(sb, "Mounting %u zones",
1617                     blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk));
1618
1619         /* Create root directory inode */
1620         ret = -ENOMEM;
1621         inode = new_inode(sb);
1622         if (!inode)
1623                 goto cleanup;
1624
1625         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1626         inode->i_mode = S_IFDIR | 0555;
1627         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = current_time(inode);
1628         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1629         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1630         set_nlink(inode, 2);
1631
1632         sb->s_root = d_make_root(inode);
1633         if (!sb->s_root)
1634                 goto cleanup;
1635
1636         /* Create and populate files in zone groups directories */
1637         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1638                 ret = zonefs_create_zgroup(&zd, t);
1639                 if (ret)
1640                         break;
1641         }
1642
1643 cleanup:
1644         zonefs_cleanup_zone_info(&zd);
1645
1646         return ret;
1647 }
1648
1649 static struct dentry *zonefs_mount(struct file_system_type *fs_type,
1650                                    int flags, const char *dev_name, void *data)
1651 {
1652         return mount_bdev(fs_type, flags, dev_name, data, zonefs_fill_super);
1653 }
1654
1655 static void zonefs_kill_super(struct super_block *sb)
1656 {
1657         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1658
1659         if (sb->s_root)
1660                 d_genocide(sb->s_root);
1661         kill_block_super(sb);
1662         kfree(sbi);
1663 }
1664
1665 /*
1666  * File system definition and registration.
1667  */
1668 static struct file_system_type zonefs_type = {
1669         .owner          = THIS_MODULE,
1670         .name           = "zonefs",
1671         .mount          = zonefs_mount,
1672         .kill_sb        = zonefs_kill_super,
1673         .fs_flags       = FS_REQUIRES_DEV,
1674 };
1675
1676 static int __init zonefs_init_inodecache(void)
1677 {
1678         zonefs_inode_cachep = kmem_cache_create("zonefs_inode_cache",
1679                         sizeof(struct zonefs_inode_info), 0,
1680                         (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_MEM_SPREAD | SLAB_ACCOUNT),
1681                         NULL);
1682         if (zonefs_inode_cachep == NULL)
1683                 return -ENOMEM;
1684         return 0;
1685 }
1686
1687 static void zonefs_destroy_inodecache(void)
1688 {
1689         /*
1690          * Make sure all delayed rcu free inodes are flushed before we
1691          * destroy the inode cache.
1692          */
1693         rcu_barrier();
1694         kmem_cache_destroy(zonefs_inode_cachep);
1695 }
1696
1697 static int __init zonefs_init(void)
1698 {
1699         int ret;
1700
1701         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct zonefs_super) != ZONEFS_SUPER_SIZE);
1702
1703         ret = zonefs_init_inodecache();
1704         if (ret)
1705                 return ret;
1706
1707         ret = register_filesystem(&zonefs_type);
1708         if (ret) {
1709                 zonefs_destroy_inodecache();
1710                 return ret;
1711         }
1712
1713         return 0;
1714 }
1715
1716 static void __exit zonefs_exit(void)
1717 {
1718         zonefs_destroy_inodecache();
1719         unregister_filesystem(&zonefs_type);
1720 }
1721
1722 MODULE_AUTHOR("Damien Le Moal");
1723 MODULE_DESCRIPTION("Zone file system for zoned block devices");
1724 MODULE_LICENSE("GPL");
1725 module_init(zonefs_init);
1726 module_exit(zonefs_exit);