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 #define CREATE_TRACE_POINTS
  28 #include "trace.h"
  29
  30 static inline int zonefs_zone_mgmt(struct inode *inode,
  31                                    enum req_opf op)
  32 {
  33         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  34         int ret;
  35
  36         lockdep_assert_held(&zi->i_truncate_mutex);
  37
  38         trace_zonefs_zone_mgmt(inode, op);
  39         ret = blkdev_zone_mgmt(inode->i_sb->s_bdev, op, zi->i_zsector,
  40                                zi->i_zone_size >> SECTOR_SHIFT, GFP_NOFS);
  41         if (ret) {
  42                 zonefs_err(inode->i_sb,
  43                            "Zone management operation %s at %llu failed %d\n",
  44                            blk_op_str(op), zi->i_zsector, ret);
  45                 return ret;
  46         }
  47
  48         return 0;
  49 }
  50
  51 static inline void zonefs_i_size_write(struct inode *inode, loff_t isize)
  52 {
  53         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  54
  55         i_size_write(inode, isize);
  56         /*
  57          * A full zone is no longer open/active and does not need
  58          * explicit closing.
  59          */
  60         if (isize >= zi->i_max_size)
  61                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
  62 }
  63
  64 static int zonefs_iomap_begin(struct inode *inode, loff_t offset, loff_t length,
  65                               unsigned int flags, struct iomap *iomap,
  66                               struct iomap *srcmap)
  67 {
  68         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  69         struct super_block *sb = inode->i_sb;
  70         loff_t isize;
  71
  72         /* All I/Os should always be within the file maximum size */
  73         if (WARN_ON_ONCE(offset + length > zi->i_max_size))
  74                 return -EIO;
  75
  76         /*
  77          * Sequential zones can only accept direct writes. This is already
  78          * checked when writes are issued, so warn if we see a page writeback
  79          * operation.
  80          */
  81         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
  82                          (flags & IOMAP_WRITE) && !(flags & IOMAP_DIRECT)))
  83                 return -EIO;
  84
  85         /*
  86          * For conventional zones, all blocks are always mapped. For sequential
  87          * zones, all blocks after always mapped below the inode size (zone
  88          * write pointer) and unwriten beyond.
  89          */
  90         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
  91         isize = i_size_read(inode);
  92         if (offset >= isize)
  93                 iomap->type = IOMAP_UNWRITTEN;
  94         else
  95                 iomap->type = IOMAP_MAPPED;
  96         if (flags & IOMAP_WRITE)
  97                 length = zi->i_max_size - offset;
  98         else
  99                 length = min(length, isize - offset);
 100         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 101
 102         iomap->offset = ALIGN_DOWN(offset, sb->s_blocksize);
 103         iomap->length = ALIGN(offset + length, sb->s_blocksize) - iomap->offset;
 104         iomap->bdev = inode->i_sb->s_bdev;
 105         iomap->addr = (zi->i_zsector << SECTOR_SHIFT) + iomap->offset;
 106
 107         trace_zonefs_iomap_begin(inode, iomap);
 108
 109         return 0;
 110 }
 111
 112 static const struct iomap_ops zonefs_iomap_ops = {
 113         .iomap_begin    = zonefs_iomap_begin,
 114 };
 115
 116 static int zonefs_readpage(struct file *unused, struct page *page)
 117 {
 118         return iomap_readpage(page, &zonefs_iomap_ops);
 119 }
 120
 121 static void zonefs_readahead(struct readahead_control *rac)
 122 {
 123         iomap_readahead(rac, &zonefs_iomap_ops);
 124 }
 125
 126 /*
 127  * Map blocks for page writeback. This is used only on conventional zone files,
 128  * which implies that the page range can only be within the fixed inode size.
 129  */
 130 static int zonefs_map_blocks(struct iomap_writepage_ctx *wpc,
 131                              struct inode *inode, loff_t offset)
 132 {
 133         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 134
 135         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
 136                 return -EIO;
 137         if (WARN_ON_ONCE(offset >= i_size_read(inode)))
 138                 return -EIO;
 139
 140         /* If the mapping is already OK, nothing needs to be done */
 141         if (offset >= wpc->iomap.offset &&
 142             offset < wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length)
 143                 return 0;
 144
 145         return zonefs_iomap_begin(inode, offset, zi->i_max_size - offset,
 146                                   IOMAP_WRITE, &wpc->iomap, NULL);
 147 }
 148
 149 static const struct iomap_writeback_ops zonefs_writeback_ops = {
 150         .map_blocks             = zonefs_map_blocks,
 151 };
 152
 153 static int zonefs_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 154 {
 155         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
 156
 157         return iomap_writepage(page, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
 158 }
 159
 160 static int zonefs_writepages(struct address_space *mapping,
 161                              struct writeback_control *wbc)
 162 {
 163         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
 164
 165         return iomap_writepages(mapping, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
 166 }
 167
 168 static const struct address_space_operations zonefs_file_aops = {
 169         .readpage               = zonefs_readpage,
 170         .readahead              = zonefs_readahead,
 171         .writepage              = zonefs_writepage,
 172         .writepages             = zonefs_writepages,
 173         .set_page_dirty         = iomap_set_page_dirty,
 174         .releasepage            = iomap_releasepage,
 175         .invalidatepage         = iomap_invalidatepage,
 176         .migratepage            = iomap_migrate_page,
 177         .is_partially_uptodate  = iomap_is_partially_uptodate,
 178         .error_remove_page      = generic_error_remove_page,
 179         .direct_IO              = noop_direct_IO,
 180 };
 181
 182 static void zonefs_update_stats(struct inode *inode, loff_t new_isize)
 183 {
 184         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 185         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 186         loff_t old_isize = i_size_read(inode);
 187         loff_t nr_blocks;
 188
 189         if (new_isize == old_isize)
 190                 return;
 191
 192         spin_lock(&sbi->s_lock);
 193
 194         /*
 195          * This may be called for an update after an IO error.
 196          * So beware of the values seen.
 197          */
 198         if (new_isize < old_isize) {
 199                 nr_blocks = (old_isize - new_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
 200                 if (sbi->s_used_blocks > nr_blocks)
 201                         sbi->s_used_blocks -= nr_blocks;
 202                 else
 203                         sbi->s_used_blocks = 0;
 204         } else {
 205                 sbi->s_used_blocks +=
 206                         (new_isize - old_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
 207                 if (sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks)
 208                         sbi->s_used_blocks = sbi->s_blocks;
 209         }
 210
 211         spin_unlock(&sbi->s_lock);
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Check a zone condition and adjust its file inode access permissions for
 216  * offline and readonly zones. Return the inode size corresponding to the
 217  * amount of readable data in the zone.
 218  */
 219 static loff_t zonefs_check_zone_condition(struct inode *inode,
 220                                           struct blk_zone *zone, bool warn,
 221                                           bool mount)
 222 {
 223         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 224
 225         switch (zone->cond) {
 226         case BLK_ZONE_COND_OFFLINE:
 227                 /*
 228                  * Dead zone: make the inode immutable, disable all accesses
 229                  * and set the file size to 0 (zone wp set to zone start).
 230                  */
 231                 if (warn)
 232                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: offline zone\n",
 233                                     inode->i_ino);
 234                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
 235                 inode->i_mode &= ~0777;
 236                 zone->wp = zone->start;
 237                 return 0;
 238         case BLK_ZONE_COND_READONLY:
 239                 /*
 240                  * The write pointer of read-only zones is invalid. If such a
 241                  * zone is found during mount, the file size cannot be retrieved
 242                  * so we treat the zone as offline (mount == true case).
 243                  * Otherwise, keep the file size as it was when last updated
 244                  * so that the user can recover data. In both cases, writes are
 245                  * always disabled for the zone.
 246                  */
 247                 if (warn)
 248                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: read-only zone\n",
 249                                     inode->i_ino);
 250                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
 251                 if (mount) {
 252                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
 253                         inode->i_mode &= ~0777;
 254                         zone->wp = zone->start;
 255                         return 0;
 256                 }
 257                 inode->i_mode &= ~0222;
 258                 return i_size_read(inode);
 259         case BLK_ZONE_COND_FULL:
 260                 /* The write pointer of full zones is invalid. */
 261                 return zi->i_max_size;
 262         default:
 263                 if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 264                         return zi->i_max_size;
 265                 return (zone->wp - zone->start) << SECTOR_SHIFT;
 266         }
 267 }
 268
 269 struct zonefs_ioerr_data {
 270         struct inode    *inode;
 271         bool            write;
 272 };
 273
 274 static int zonefs_io_error_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
 275                               void *data)
 276 {
 277         struct zonefs_ioerr_data *err = data;
 278         struct inode *inode = err->inode;
 279         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 280         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 281         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 282         loff_t isize, data_size;
 283
 284         /*
 285          * Check the zone condition: if the zone is not "bad" (offline or
 286          * read-only), read errors are simply signaled to the IO issuer as long
 287          * as there is no inconsistency between the inode size and the amount of
 288          * data writen in the zone (data_size).
 289          */
 290         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, false);
 291         isize = i_size_read(inode);
 292         if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE &&
 293             zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY &&
 294             !err->write && isize == data_size)
 295                 return 0;
 296
 297         /*
 298          * At this point, we detected either a bad zone or an inconsistency
 299          * between the inode size and the amount of data written in the zone.
 300          * For the latter case, the cause may be a write IO error or an external
 301          * action on the device. Two error patterns exist:
 302          * 1) The inode size is lower than the amount of data in the zone:
 303          *    a write operation partially failed and data was writen at the end
 304          *    of the file. This can happen in the case of a large direct IO
 305          *    needing several BIOs and/or write requests to be processed.
 306          * 2) The inode size is larger than the amount of data in the zone:
 307          *    this can happen with a deferred write error with the use of the
 308          *    device side write cache after getting successful write IO
 309          *    completions. Other possibilities are (a) an external corruption,
 310          *    e.g. an application reset the zone directly, or (b) the device
 311          *    has a serious problem (e.g. firmware bug).
 312          *
 313          * In all cases, warn about inode size inconsistency and handle the
 314          * IO error according to the zone condition and to the mount options.
 315          */
 316         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && isize != data_size)
 317                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: invalid size %lld (should be %lld)\n",
 318                             inode->i_ino, isize, data_size);
 319
 320         /*
 321          * First handle bad zones signaled by hardware. The mount options
 322          * errors=zone-ro and errors=zone-offline result in changing the
 323          * zone condition to read-only and offline respectively, as if the
 324          * condition was signaled by the hardware.
 325          */
 326         if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
 327             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL) {
 328                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: read/write access disabled\n",
 329                             inode->i_ino);
 330                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
 331                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
 332                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
 333                                                                 false, false);
 334                 }
 335         } else if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY ||
 336                    sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO) {
 337                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: write access disabled\n",
 338                             inode->i_ino);
 339                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY) {
 340                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
 341                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
 342                                                                 false, false);
 343                 }
 344         }
 345
 346         /*
 347          * If the filesystem is mounted with the explicit-open mount option, we
 348          * need to clear the ZONEFS_ZONE_OPEN flag if the zone transitioned to
 349          * the read-only or offline condition, to avoid attempting an explicit
 350          * close of the zone when the inode file is closed.
 351          */
 352         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) &&
 353             (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
 354              zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY))
 355                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
 356
 357         /*
 358          * If error=remount-ro was specified, any error result in remounting
 359          * the volume as read-only.
 360          */
 361         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO) && !sb_rdonly(sb)) {
 362                 zonefs_warn(sb, "remounting filesystem read-only\n");
 363                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
 364         }
 365
 366         /*
 367          * Update block usage stats and the inode size  to prevent access to
 368          * invalid data.
 369          */
 370         zonefs_update_stats(inode, data_size);
 371         zonefs_i_size_write(inode, data_size);
 372         zi->i_wpoffset = data_size;
 373
 374         return 0;
 375 }
 376
 377 /*
 378  * When an file IO error occurs, check the file zone to see if there is a change
 379  * in the zone condition (e.g. offline or read-only). For a failed write to a
 380  * sequential zone, the zone write pointer position must also be checked to
 381  * eventually correct the file size and zonefs inode write pointer offset
 382  * (which can be out of sync with the drive due to partial write failures).
 383  */
 384 static void __zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
 385 {
 386         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 387         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 388         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 389         unsigned int noio_flag;
 390         unsigned int nr_zones =
 391                 zi->i_zone_size >> (sbi->s_zone_sectors_shift + SECTOR_SHIFT);
 392         struct zonefs_ioerr_data err = {
 393                 .inode = inode,
 394                 .write = write,
 395         };
 396         int ret;
 397
 398         /*
 399          * Memory allocations in blkdev_report_zones() can trigger a memory
 400          * reclaim which may in turn cause a recursion into zonefs as well as
 401          * struct request allocations for the same device. The former case may
 402          * end up in a deadlock on the inode truncate mutex, while the latter
 403          * may prevent IO forward progress. Executing the report zones under
 404          * the GFP_NOIO context avoids both problems.
 405          */
 406         noio_flag = memalloc_noio_save();
 407         ret = blkdev_report_zones(sb->s_bdev, zi->i_zsector, nr_zones,
 408                                   zonefs_io_error_cb, &err);
 409         if (ret != nr_zones)
 410                 zonefs_err(sb, "Get inode %lu zone information failed %d\n",
 411                            inode->i_ino, ret);
 412         memalloc_noio_restore(noio_flag);
 413 }
 414
 415 static void zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
 416 {
 417         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 418
 419         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 420         __zonefs_io_error(inode, write);
 421         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 422 }
 423
 424 static int zonefs_file_truncate(struct inode *inode, loff_t isize)
 425 {
 426         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 427         loff_t old_isize;
 428         enum req_opf op;
 429         int ret = 0;
 430
 431         /*
 432          * Only sequential zone files can be truncated and truncation is allowed
 433          * only down to a 0 size, which is equivalent to a zone reset, and to
 434          * the maximum file size, which is equivalent to a zone finish.
 435          */
 436         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
 437                 return -EPERM;
 438
 439         if (!isize)
 440                 op = REQ_OP_ZONE_RESET;
 441         else if (isize == zi->i_max_size)
 442                 op = REQ_OP_ZONE_FINISH;
 443         else
 444                 return -EPERM;
 445
 446         inode_dio_wait(inode);
 447
 448         /* Serialize against page faults */
 449         down_write(&zi->i_mmap_sem);
 450
 451         /* Serialize against zonefs_iomap_begin() */
 452         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 453
 454         old_isize = i_size_read(inode);
 455         if (isize == old_isize)
 456                 goto unlock;
 457
 458         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, op);
 459         if (ret)
 460                 goto unlock;
 461
 462         /*
 463          * If the mount option ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN is set,
 464          * take care of open zones.
 465          */
 466         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN) {
 467                 /*
 468                  * Truncating a zone to EMPTY or FULL is the equivalent of
 469                  * closing the zone. For a truncation to 0, we need to
 470                  * re-open the zone to ensure new writes can be processed.
 471                  * For a truncation to the maximum file size, the zone is
 472                  * closed and writes cannot be accepted anymore, so clear
 473                  * the open flag.
 474                  */
 475                 if (!isize)
 476                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
 477                 else
 478                         zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
 479         }
 480
 481         zonefs_update_stats(inode, isize);
 482         truncate_setsize(inode, isize);
 483         zi->i_wpoffset = isize;
 484
 485 unlock:
 486         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 487         up_write(&zi->i_mmap_sem);
 488
 489         return ret;
 490 }
 491
 492 static int zonefs_inode_setattr(struct user_namespace *mnt_userns,
 493                                 struct dentry *dentry, struct iattr *iattr)
 494 {
 495         struct inode *inode = d_inode(dentry);
 496         int ret;
 497
 498         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 499                 return -EPERM;
 500
 501         ret = setattr_prepare(&init_user_ns, dentry, iattr);
 502         if (ret)
 503                 return ret;
 504
 505         /*
 506          * Since files and directories cannot be created nor deleted, do not
 507          * allow setting any write attributes on the sub-directories grouping
 508          * files by zone type.
 509          */
 510         if ((iattr->ia_valid & ATTR_MODE) && S_ISDIR(inode->i_mode) &&
 511             (iattr->ia_mode & 0222))
 512                 return -EPERM;
 513
 514         if (((iattr->ia_valid & ATTR_UID) &&
 515              !uid_eq(iattr->ia_uid, inode->i_uid)) ||
 516             ((iattr->ia_valid & ATTR_GID) &&
 517              !gid_eq(iattr->ia_gid, inode->i_gid))) {
 518                 ret = dquot_transfer(inode, iattr);
 519                 if (ret)
 520                         return ret;
 521         }
 522
 523         if (iattr->ia_valid & ATTR_SIZE) {
 524                 ret = zonefs_file_truncate(inode, iattr->ia_size);
 525                 if (ret)
 526                         return ret;
 527         }
 528
 529         setattr_copy(&init_user_ns, inode, iattr);
 530
 531         return 0;
 532 }
 533
 534 static const struct inode_operations zonefs_file_inode_operations = {
 535         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
 536 };
 537
 538 static int zonefs_file_fsync(struct file *file, loff_t start, loff_t end,
 539                              int datasync)
 540 {
 541         struct inode *inode = file_inode(file);
 542         int ret = 0;
 543
 544         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 545                 return -EPERM;
 546
 547         /*
 548          * Since only direct writes are allowed in sequential files, page cache
 549          * flush is needed only for conventional zone files.
 550          */
 551         if (ZONEFS_I(inode)->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 552                 ret = file_write_and_wait_range(file, start, end);
 553         if (!ret)
 554                 ret = blkdev_issue_flush(inode->i_sb->s_bdev);
 555
 556         if (ret)
 557                 zonefs_io_error(inode, true);
 558
 559         return ret;
 560 }
 561
 562 static vm_fault_t zonefs_filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
 563 {
 564         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(file_inode(vmf->vma->vm_file));
 565         vm_fault_t ret;
 566
 567         down_read(&zi->i_mmap_sem);
 568         ret = filemap_fault(vmf);
 569         up_read(&zi->i_mmap_sem);
 570
 571         return ret;
 572 }
 573
 574 static vm_fault_t zonefs_filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
 575 {
 576         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
 577         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 578         vm_fault_t ret;
 579
 580         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 581                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 582
 583         /*
 584          * Sanity check: only conventional zone files can have shared
 585          * writeable mappings.
 586          */
 587         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
 588                 return VM_FAULT_NOPAGE;
 589
 590         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
 591         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
 592
 593         /* Serialize against truncates */
 594         down_read(&zi->i_mmap_sem);
 595         ret = iomap_page_mkwrite(vmf, &zonefs_iomap_ops);
 596         up_read(&zi->i_mmap_sem);
 597
 598         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
 599         return ret;
 600 }
 601
 602 static const struct vm_operations_struct zonefs_file_vm_ops = {
 603         .fault          = zonefs_filemap_fault,
 604         .map_pages      = filemap_map_pages,
 605         .page_mkwrite   = zonefs_filemap_page_mkwrite,
 606 };
 607
 608 static int zonefs_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 609 {
 610         /*
 611          * Conventional zones accept random writes, so their files can support
 612          * shared writable mappings. For sequential zone files, only read
 613          * mappings are possible since there are no guarantees for write
 614          * ordering between msync() and page cache writeback.
 615          */
 616         if (ZONEFS_I(file_inode(file))->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
 617             (vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
 618                 return -EINVAL;
 619
 620         file_accessed(file);
 621         vma->vm_ops = &zonefs_file_vm_ops;
 622
 623         return 0;
 624 }
 625
 626 static loff_t zonefs_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 627 {
 628         loff_t isize = i_size_read(file_inode(file));
 629
 630         /*
 631          * Seeks are limited to below the zone size for conventional zones
 632          * and below the zone write pointer for sequential zones. In both
 633          * cases, this limit is the inode size.
 634          */
 635         return generic_file_llseek_size(file, offset, whence, isize, isize);
 636 }
 637
 638 static int zonefs_file_write_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
 639                                         int error, unsigned int flags)
 640 {
 641         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 642         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 643
 644         if (error) {
 645                 zonefs_io_error(inode, true);
 646                 return error;
 647         }
 648
 649         if (size && zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV) {
 650                 /*
 651                  * Note that we may be seeing completions out of order,
 652                  * but that is not a problem since a write completed
 653                  * successfully necessarily means that all preceding writes
 654                  * were also successful. So we can safely increase the inode
 655                  * size to the write end location.
 656                  */
 657                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 658                 if (i_size_read(inode) < iocb->ki_pos + size) {
 659                         zonefs_update_stats(inode, iocb->ki_pos + size);
 660                         zonefs_i_size_write(inode, iocb->ki_pos + size);
 661                 }
 662                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 663         }
 664
 665         return 0;
 666 }
 667
 668 static const struct iomap_dio_ops zonefs_write_dio_ops = {
 669         .end_io                 = zonefs_file_write_dio_end_io,
 670 };
 671
 672 static ssize_t zonefs_file_dio_append(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 673 {
 674         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 675         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 676         struct block_device *bdev = inode->i_sb->s_bdev;
 677         unsigned int max;
 678         struct bio *bio;
 679         ssize_t size;
 680         int nr_pages;
 681         ssize_t ret;
 682
 683         max = queue_max_zone_append_sectors(bdev_get_queue(bdev));
 684         max = ALIGN_DOWN(max << SECTOR_SHIFT, inode->i_sb->s_blocksize);
 685         iov_iter_truncate(from, max);
 686
 687         nr_pages = iov_iter_npages(from, BIO_MAX_PAGES);
 688         if (!nr_pages)
 689                 return 0;
 690
 691         bio = bio_alloc(GFP_NOFS, nr_pages);
 692         if (!bio)
 693                 return -ENOMEM;
 694
 695         bio_set_dev(bio, bdev);
 696         bio->bi_iter.bi_sector = zi->i_zsector;
 697         bio->bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 698         bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 699         bio->bi_opf = REQ_OP_ZONE_APPEND | REQ_SYNC | REQ_IDLE;
 700         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
 701                 bio->bi_opf |= REQ_FUA;
 702
 703         ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, from);
 704         if (unlikely(ret))
 705                 goto out_release;
 706
 707         size = bio->bi_iter.bi_size;
 708         task_io_account_write(size);
 709
 710         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
 711                 bio_set_polled(bio, iocb);
 712
 713         ret = submit_bio_wait(bio);
 714
 715         zonefs_file_write_dio_end_io(iocb, size, ret, 0);
 716         trace_zonefs_file_dio_append(inode, size, ret);
 717
 718 out_release:
 719         bio_release_pages(bio, false);
 720         bio_put(bio);
 721
 722         if (ret >= 0) {
 723                 iocb->ki_pos += size;
 724                 return size;
 725         }
 726
 727         return ret;
 728 }
 729
 730 /*
 731  * Handle direct writes. For sequential zone files, this is the only possible
 732  * write path. For these files, check that the user is issuing writes
 733  * sequentially from the end of the file. This code assumes that the block layer
 734  * delivers write requests to the device in sequential order. This is always the
 735  * case if a block IO scheduler implementing the ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE
 736  * elevator feature is being used (e.g. mq-deadline). The block layer always
 737  * automatically select such an elevator for zoned block devices during the
 738  * device initialization.
 739  */
 740 static ssize_t zonefs_file_dio_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 741 {
 742         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 743         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 744         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 745         bool sync = is_sync_kiocb(iocb);
 746         bool append = false;
 747         size_t count;
 748         ssize_t ret;
 749
 750         /*
 751          * For async direct IOs to sequential zone files, refuse IOCB_NOWAIT
 752          * as this can cause write reordering (e.g. the first aio gets EAGAIN
 753          * on the inode lock but the second goes through but is now unaligned).
 754          */
 755         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && !sync &&
 756             (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
 757                 return -EOPNOTSUPP;
 758
 759         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 760                 if (!inode_trylock(inode))
 761                         return -EAGAIN;
 762         } else {
 763                 inode_lock(inode);
 764         }
 765
 766         ret = generic_write_checks(iocb, from);
 767         if (ret <= 0)
 768                 goto inode_unlock;
 769
 770         iov_iter_truncate(from, zi->i_max_size - iocb->ki_pos);
 771         count = iov_iter_count(from);
 772
 773         if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
 774                 ret = -EINVAL;
 775                 goto inode_unlock;
 776         }
 777
 778         /* Enforce sequential writes (append only) in sequential zones */
 779         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ) {
 780                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 781                 if (iocb->ki_pos != zi->i_wpoffset) {
 782                         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 783                         ret = -EINVAL;
 784                         goto inode_unlock;
 785                 }
 786                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 787                 append = sync;
 788         }
 789
 790         if (append)
 791                 ret = zonefs_file_dio_append(iocb, from);
 792         else
 793                 ret = iomap_dio_rw(iocb, from, &zonefs_iomap_ops,
 794                                    &zonefs_write_dio_ops, 0);
 795         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
 796             (ret > 0 || ret == -EIOCBQUEUED)) {
 797                 if (ret > 0)
 798                         count = ret;
 799                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 800                 zi->i_wpoffset += count;
 801                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 802         }
 803
 804 inode_unlock:
 805         inode_unlock(inode);
 806
 807         return ret;
 808 }
 809
 810 static ssize_t zonefs_file_buffered_write(struct kiocb *iocb,
 811                                           struct iov_iter *from)
 812 {
 813         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 814         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 815         ssize_t ret;
 816
 817         /*
 818          * Direct IO writes are mandatory for sequential zone files so that the
 819          * write IO issuing order is preserved.
 820          */
 821         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 822                 return -EIO;
 823
 824         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 825                 if (!inode_trylock(inode))
 826                         return -EAGAIN;
 827         } else {
 828                 inode_lock(inode);
 829         }
 830
 831         ret = generic_write_checks(iocb, from);
 832         if (ret <= 0)
 833                 goto inode_unlock;
 834
 835         iov_iter_truncate(from, zi->i_max_size - iocb->ki_pos);
 836
 837         ret = iomap_file_buffered_write(iocb, from, &zonefs_iomap_ops);
 838         if (ret > 0)
 839                 iocb->ki_pos += ret;
 840         else if (ret == -EIO)
 841                 zonefs_io_error(inode, true);
 842
 843 inode_unlock:
 844         inode_unlock(inode);
 845         if (ret > 0)
 846                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
 847
 848         return ret;
 849 }
 850
 851 static ssize_t zonefs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 852 {
 853         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 854
 855         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 856                 return -EPERM;
 857
 858         if (sb_rdonly(inode->i_sb))
 859                 return -EROFS;
 860
 861         /* Write operations beyond the zone size are not allowed */
 862         if (iocb->ki_pos >= ZONEFS_I(inode)->i_max_size)
 863                 return -EFBIG;
 864
 865         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 866                 ssize_t ret = zonefs_file_dio_write(iocb, from);
 867                 if (ret != -ENOTBLK)
 868                         return ret;
 869         }
 870
 871         return zonefs_file_buffered_write(iocb, from);
 872 }
 873
 874 static int zonefs_file_read_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
 875                                        int error, unsigned int flags)
 876 {
 877         if (error) {
 878                 zonefs_io_error(file_inode(iocb->ki_filp), false);
 879                 return error;
 880         }
 881
 882         return 0;
 883 }
 884
 885 static const struct iomap_dio_ops zonefs_read_dio_ops = {
 886         .end_io                 = zonefs_file_read_dio_end_io,
 887 };
 888
 889 static ssize_t zonefs_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
 890 {
 891         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 892         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 893         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 894         loff_t isize;
 895         ssize_t ret;
 896
 897         /* Offline zones cannot be read */
 898         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode) && !(inode->i_mode & 0777)))
 899                 return -EPERM;
 900
 901         if (iocb->ki_pos >= zi->i_max_size)
 902                 return 0;
 903
 904         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 905                 if (!inode_trylock_shared(inode))
 906                         return -EAGAIN;
 907         } else {
 908                 inode_lock_shared(inode);
 909         }
 910
 911         /* Limit read operations to written data */
 912         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 913         isize = i_size_read(inode);
 914         if (iocb->ki_pos >= isize) {
 915                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 916                 ret = 0;
 917                 goto inode_unlock;
 918         }
 919         iov_iter_truncate(to, isize - iocb->ki_pos);
 920         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 921
 922         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 923                 size_t count = iov_iter_count(to);
 924
 925                 if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
 926                         ret = -EINVAL;
 927                         goto inode_unlock;
 928                 }
 929                 file_accessed(iocb->ki_filp);
 930                 ret = iomap_dio_rw(iocb, to, &zonefs_iomap_ops,
 931                                    &zonefs_read_dio_ops, 0);
 932         } else {
 933                 ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
 934                 if (ret == -EIO)
 935                         zonefs_io_error(inode, false);
 936         }
 937
 938 inode_unlock:
 939         inode_unlock_shared(inode);
 940
 941         return ret;
 942 }
 943
 944 static inline bool zonefs_file_use_exp_open(struct inode *inode, struct file *file)
 945 {
 946         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 947         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
 948
 949         if (!(sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN))
 950                 return false;
 951
 952         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
 953                 return false;
 954
 955         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
 956                 return false;
 957
 958         return true;
 959 }
 960
 961 static int zonefs_open_zone(struct inode *inode)
 962 {
 963         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 964         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
 965         int ret = 0;
 966
 967         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 968
 969         zi->i_wr_refcnt++;
 970         if (zi->i_wr_refcnt == 1) {
 971
 972                 if (atomic_inc_return(&sbi->s_open_zones) > sbi->s_max_open_zones) {
 973                         atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
 974                         ret = -EBUSY;
 975                         goto unlock;
 976                 }
 977
 978                 if (i_size_read(inode) < zi->i_max_size) {
 979                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
 980                         if (ret) {
 981                                 zi->i_wr_refcnt--;
 982                                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
 983                                 goto unlock;
 984                         }
 985                         zi->i_flags |= ZONEFS_ZONE_OPEN;
 986                 }
 987         }
 988
 989 unlock:
 990         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 991
 992         return ret;
 993 }
 994
 995 static int zonefs_file_open(struct inode *inode, struct file *file)
 996 {
 997         int ret;
 998
 999         ret = generic_file_open(inode, file);
1000         if (ret)
1001                 return ret;
1002
1003         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
1004                 return zonefs_open_zone(inode);
1005
1006         return 0;
1007 }
1008
1009 static void zonefs_close_zone(struct inode *inode)
1010 {
1011         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1012         int ret = 0;
1013
1014         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
1015         zi->i_wr_refcnt--;
1016         if (!zi->i_wr_refcnt) {
1017                 struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1018                 struct super_block *sb = inode->i_sb;
1019
1020                 /*
1021                  * If the file zone is full, it is not open anymore and we only
1022                  * need to decrement the open count.
1023                  */
1024                 if (!(zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN))
1025                         goto dec;
1026
1027                 ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_CLOSE);
1028                 if (ret) {
1029                         __zonefs_io_error(inode, false);
1030                         /*
1031                          * Leaving zones explicitly open may lead to a state
1032                          * where most zones cannot be written (zone resources
1033                          * exhausted). So take preventive action by remounting
1034                          * read-only.
1035                          */
1036                         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN &&
1037                             !(sb->s_flags & SB_RDONLY)) {
1038                                 zonefs_warn(sb, "closing zone failed, remounting filesystem read-only\n");
1039                                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
1040                         }
1041                 }
1042                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
1043 dec:
1044                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1045         }
1046         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
1047 }
1048
1049 static int zonefs_file_release(struct inode *inode, struct file *file)
1050 {
1051         /*
1052          * If we explicitly open a zone we must close it again as well, but the
1053          * zone management operation can fail (either due to an IO error or as
1054          * the zone has gone offline or read-only). Make sure we don't fail the
1055          * close(2) for user-space.
1056          */
1057         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
1058                 zonefs_close_zone(inode);
1059
1060         return 0;
1061 }
1062
1063 static const struct file_operations zonefs_file_operations = {
1064         .open           = zonefs_file_open,
1065         .release        = zonefs_file_release,
1066         .fsync          = zonefs_file_fsync,
1067         .mmap           = zonefs_file_mmap,
1068         .llseek         = zonefs_file_llseek,
1069         .read_iter      = zonefs_file_read_iter,
1070         .write_iter     = zonefs_file_write_iter,
1071         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1072         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1073         .iopoll         = iomap_dio_iopoll,
1074 };
1075
1076 static struct kmem_cache *zonefs_inode_cachep;
1077
1078 static struct inode *zonefs_alloc_inode(struct super_block *sb)
1079 {
1080         struct zonefs_inode_info *zi;
1081
1082         zi = kmem_cache_alloc(zonefs_inode_cachep, GFP_KERNEL);
1083         if (!zi)
1084                 return NULL;
1085
1086         inode_init_once(&zi->i_vnode);
1087         mutex_init(&zi->i_truncate_mutex);
1088         init_rwsem(&zi->i_mmap_sem);
1089         zi->i_wr_refcnt = 0;
1090
1091         return &zi->i_vnode;
1092 }
1093
1094 static void zonefs_free_inode(struct inode *inode)
1095 {
1096         kmem_cache_free(zonefs_inode_cachep, ZONEFS_I(inode));
1097 }
1098
1099 /*
1100  * File system stat.
1101  */
1102 static int zonefs_statfs(struct dentry *dentry, struct kstatfs *buf)
1103 {
1104         struct super_block *sb = dentry->d_sb;
1105         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1106         enum zonefs_ztype t;
1107         u64 fsid;
1108
1109         buf->f_type = ZONEFS_MAGIC;
1110         buf->f_bsize = sb->s_blocksize;
1111         buf->f_namelen = ZONEFS_NAME_MAX;
1112
1113         spin_lock(&sbi->s_lock);
1114
1115         buf->f_blocks = sbi->s_blocks;
1116         if (WARN_ON(sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks))
1117                 buf->f_bfree = 0;
1118         else
1119                 buf->f_bfree = buf->f_blocks - sbi->s_used_blocks;
1120         buf->f_bavail = buf->f_bfree;
1121
1122         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1123                 if (sbi->s_nr_files[t])
1124                         buf->f_files += sbi->s_nr_files[t] + 1;
1125         }
1126         buf->f_ffree = 0;
1127
1128         spin_unlock(&sbi->s_lock);
1129
1130         fsid = le64_to_cpup((void *)sbi->s_uuid.b) ^
1131                 le64_to_cpup((void *)sbi->s_uuid.b + sizeof(u64));
1132         buf->f_fsid = u64_to_fsid(fsid);
1133
1134         return 0;
1135 }
1136
1137 enum {
1138         Opt_errors_ro, Opt_errors_zro, Opt_errors_zol, Opt_errors_repair,
1139         Opt_explicit_open, Opt_err,
1140 };
1141
1142 static const match_table_t tokens = {
1143         { Opt_errors_ro,        "errors=remount-ro"},
1144         { Opt_errors_zro,       "errors=zone-ro"},
1145         { Opt_errors_zol,       "errors=zone-offline"},
1146         { Opt_errors_repair,    "errors=repair"},
1147         { Opt_explicit_open,    "explicit-open" },
1148         { Opt_err,              NULL}
1149 };
1150
1151 static int zonefs_parse_options(struct super_block *sb, char *options)
1152 {
1153         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1154         substring_t args[MAX_OPT_ARGS];
1155         char *p;
1156
1157         if (!options)
1158                 return 0;
1159
1160         while ((p = strsep(&options, ",")) != NULL) {
1161                 int token;
1162
1163                 if (!*p)
1164                         continue;
1165
1166                 token = match_token(p, tokens, args);
1167                 switch (token) {
1168                 case Opt_errors_ro:
1169                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1170                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1171                         break;
1172                 case Opt_errors_zro:
1173                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1174                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO;
1175                         break;
1176                 case Opt_errors_zol:
1177                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1178                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL;
1179                         break;
1180                 case Opt_errors_repair:
1181                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1182                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR;
1183                         break;
1184                 case Opt_explicit_open:
1185                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1186                         break;
1187                 default:
1188                         return -EINVAL;
1189                 }
1190         }
1191
1192         return 0;
1193 }
1194
1195 static int zonefs_show_options(struct seq_file *seq, struct dentry *root)
1196 {
1197         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(root->d_sb);
1198
1199         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO)
1200                 seq_puts(seq, ",errors=remount-ro");
1201         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO)
1202                 seq_puts(seq, ",errors=zone-ro");
1203         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL)
1204                 seq_puts(seq, ",errors=zone-offline");
1205         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR)
1206                 seq_puts(seq, ",errors=repair");
1207
1208         return 0;
1209 }
1210
1211 static int zonefs_remount(struct super_block *sb, int *flags, char *data)
1212 {
1213         sync_filesystem(sb);
1214
1215         return zonefs_parse_options(sb, data);
1216 }
1217
1218 static const struct super_operations zonefs_sops = {
1219         .alloc_inode    = zonefs_alloc_inode,
1220         .free_inode     = zonefs_free_inode,
1221         .statfs         = zonefs_statfs,
1222         .remount_fs     = zonefs_remount,
1223         .show_options   = zonefs_show_options,
1224 };
1225
1226 static const struct inode_operations zonefs_dir_inode_operations = {
1227         .lookup         = simple_lookup,
1228         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
1229 };
1230
1231 static void zonefs_init_dir_inode(struct inode *parent, struct inode *inode,
1232                                   enum zonefs_ztype type)
1233 {
1234         struct super_block *sb = parent->i_sb;
1235
1236         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk) + type + 1;
1237         inode_init_owner(&init_user_ns, inode, parent, S_IFDIR | 0555);
1238         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1239         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1240         set_nlink(inode, 2);
1241         inc_nlink(parent);
1242 }
1243
1244 static void zonefs_init_file_inode(struct inode *inode, struct blk_zone *zone,
1245                                    enum zonefs_ztype type)
1246 {
1247         struct super_block *sb = inode->i_sb;
1248         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1249         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1250
1251         inode->i_ino = zone->start >> sbi->s_zone_sectors_shift;
1252         inode->i_mode = S_IFREG | sbi->s_perm;
1253
1254         zi->i_ztype = type;
1255         zi->i_zsector = zone->start;
1256         zi->i_zone_size = zone->len << SECTOR_SHIFT;
1257
1258         zi->i_max_size = min_t(loff_t, MAX_LFS_FILESIZE,
1259                                zone->capacity << SECTOR_SHIFT);
1260         zi->i_wpoffset = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, true);
1261
1262         inode->i_uid = sbi->s_uid;
1263         inode->i_gid = sbi->s_gid;
1264         inode->i_size = zi->i_wpoffset;
1265         inode->i_blocks = zi->i_max_size >> SECTOR_SHIFT;
1266
1267         inode->i_op = &zonefs_file_inode_operations;
1268         inode->i_fop = &zonefs_file_operations;
1269         inode->i_mapping->a_ops = &zonefs_file_aops;
1270
1271         sb->s_maxbytes = max(zi->i_max_size, sb->s_maxbytes);
1272         sbi->s_blocks += zi->i_max_size >> sb->s_blocksize_bits;
1273         sbi->s_used_blocks += zi->i_wpoffset >> sb->s_blocksize_bits;
1274 }
1275
1276 static struct dentry *zonefs_create_inode(struct dentry *parent,
1277                                         const char *name, struct blk_zone *zone,
1278                                         enum zonefs_ztype type)
1279 {
1280         struct inode *dir = d_inode(parent);
1281         struct dentry *dentry;
1282         struct inode *inode;
1283
1284         dentry = d_alloc_name(parent, name);
1285         if (!dentry)
1286                 return NULL;
1287
1288         inode = new_inode(parent->d_sb);
1289         if (!inode)
1290                 goto dput;
1291
1292         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = dir->i_ctime;
1293         if (zone)
1294                 zonefs_init_file_inode(inode, zone, type);
1295         else
1296                 zonefs_init_dir_inode(dir, inode, type);
1297         d_add(dentry, inode);
1298         dir->i_size++;
1299
1300         return dentry;
1301
1302 dput:
1303         dput(dentry);
1304
1305         return NULL;
1306 }
1307
1308 struct zonefs_zone_data {
1309         struct super_block      *sb;
1310         unsigned int            nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_MAX];
1311         struct blk_zone         *zones;
1312 };
1313
1314 /*
1315  * Create a zone group and populate it with zone files.
1316  */
1317 static int zonefs_create_zgroup(struct zonefs_zone_data *zd,
1318                                 enum zonefs_ztype type)
1319 {
1320         struct super_block *sb = zd->sb;
1321         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1322         struct blk_zone *zone, *next, *end;
1323         const char *zgroup_name;
1324         char *file_name;
1325         struct dentry *dir;
1326         unsigned int n = 0;
1327         int ret;
1328
1329         /* If the group is empty, there is nothing to do */
1330         if (!zd->nr_zones[type])
1331                 return 0;
1332
1333         file_name = kmalloc(ZONEFS_NAME_MAX, GFP_KERNEL);
1334         if (!file_name)
1335                 return -ENOMEM;
1336
1337         if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
1338                 zgroup_name = "cnv";
1339         else
1340                 zgroup_name = "seq";
1341
1342         dir = zonefs_create_inode(sb->s_root, zgroup_name, NULL, type);
1343         if (!dir) {
1344                 ret = -ENOMEM;
1345                 goto free;
1346         }
1347
1348         /*
1349          * The first zone contains the super block: skip it.
1350          */
1351         end = zd->zones + blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1352         for (zone = &zd->zones[1]; zone < end; zone = next) {
1353
1354                 next = zone + 1;
1355                 if (zonefs_zone_type(zone) != type)
1356                         continue;
1357
1358                 /*
1359                  * For conventional zones, contiguous zones can be aggregated
1360                  * together to form larger files. Note that this overwrites the
1361                  * length of the first zone of the set of contiguous zones
1362                  * aggregated together. If one offline or read-only zone is
1363                  * found, assume that all zones aggregated have the same
1364                  * condition.
1365                  */
1366                 if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV &&
1367                     (sbi->s_features & ZONEFS_F_AGGRCNV)) {
1368                         for (; next < end; next++) {
1369                                 if (zonefs_zone_type(next) != type)
1370                                         break;
1371                                 zone->len += next->len;
1372                                 zone->capacity += next->capacity;
1373                                 if (next->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY &&
1374                                     zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1375                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
1376                                 else if (next->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1377                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
1378                         }
1379                         if (zone->capacity != zone->len) {
1380                                 zonefs_err(sb, "Invalid conventional zone capacity\n");
1381                                 ret = -EINVAL;
1382                                 goto free;
1383                         }
1384                 }
1385
1386                 /*
1387                  * Use the file number within its group as file name.
1388                  */
1389                 snprintf(file_name, ZONEFS_NAME_MAX - 1, "%u", n);
1390                 if (!zonefs_create_inode(dir, file_name, zone, type)) {
1391                         ret = -ENOMEM;
1392                         goto free;
1393                 }
1394
1395                 n++;
1396         }
1397
1398         zonefs_info(sb, "Zone group \"%s\" has %u file%s\n",
1399                     zgroup_name, n, n > 1 ? "s" : "");
1400
1401         sbi->s_nr_files[type] = n;
1402         ret = 0;
1403
1404 free:
1405         kfree(file_name);
1406
1407         return ret;
1408 }
1409
1410 static int zonefs_get_zone_info_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
1411                                    void *data)
1412 {
1413         struct zonefs_zone_data *zd = data;
1414
1415         /*
1416          * Count the number of usable zones: the first zone at index 0 contains
1417          * the super block and is ignored.
1418          */
1419         switch (zone->type) {
1420         case BLK_ZONE_TYPE_CONVENTIONAL:
1421                 zone->wp = zone->start + zone->len;
1422                 if (idx)
1423                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_CNV]++;
1424                 break;
1425         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ:
1426         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_PREF:
1427                 if (idx)
1428                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_SEQ]++;
1429                 break;
1430         default:
1431                 zonefs_err(zd->sb, "Unsupported zone type 0x%x\n",
1432                            zone->type);
1433                 return -EIO;
1434         }
1435
1436         memcpy(&zd->zones[idx], zone, sizeof(struct blk_zone));
1437
1438         return 0;
1439 }
1440
1441 static int zonefs_get_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1442 {
1443         struct block_device *bdev = zd->sb->s_bdev;
1444         int ret;
1445
1446         zd->zones = kvcalloc(blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk),
1447                              sizeof(struct blk_zone), GFP_KERNEL);
1448         if (!zd->zones)
1449                 return -ENOMEM;
1450
1451         /* Get zones information from the device */
1452         ret = blkdev_report_zones(bdev, 0, BLK_ALL_ZONES,
1453                                   zonefs_get_zone_info_cb, zd);
1454         if (ret < 0) {
1455                 zonefs_err(zd->sb, "Zone report failed %d\n", ret);
1456                 return ret;
1457         }
1458
1459         if (ret != blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk)) {
1460                 zonefs_err(zd->sb, "Invalid zone report (%d/%u zones)\n",
1461                            ret, blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk));
1462                 return -EIO;
1463         }
1464
1465         return 0;
1466 }
1467
1468 static inline void zonefs_cleanup_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1469 {
1470         kvfree(zd->zones);
1471 }
1472
1473 /*
1474  * Read super block information from the device.
1475  */
1476 static int zonefs_read_super(struct super_block *sb)
1477 {
1478         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1479         struct zonefs_super *super;
1480         u32 crc, stored_crc;
1481         struct page *page;
1482         struct bio_vec bio_vec;
1483         struct bio bio;
1484         int ret;
1485
1486         page = alloc_page(GFP_KERNEL);
1487         if (!page)
1488                 return -ENOMEM;
1489
1490         bio_init(&bio, &bio_vec, 1);
1491         bio.bi_iter.bi_sector = 0;
1492         bio.bi_opf = REQ_OP_READ;
1493         bio_set_dev(&bio, sb->s_bdev);
1494         bio_add_page(&bio, page, PAGE_SIZE, 0);
1495
1496         ret = submit_bio_wait(&bio);
1497         if (ret)
1498                 goto free_page;
1499
1500         super = kmap(page);
1501
1502         ret = -EINVAL;
1503         if (le32_to_cpu(super->s_magic) != ZONEFS_MAGIC)
1504                 goto unmap;
1505
1506         stored_crc = le32_to_cpu(super->s_crc);
1507         super->s_crc = 0;
1508         crc = crc32(~0U, (unsigned char *)super, sizeof(struct zonefs_super));
1509         if (crc != stored_crc) {
1510                 zonefs_err(sb, "Invalid checksum (Expected 0x%08x, got 0x%08x)",
1511                            crc, stored_crc);
1512                 goto unmap;
1513         }
1514
1515         sbi->s_features = le64_to_cpu(super->s_features);
1516         if (sbi->s_features & ~ZONEFS_F_DEFINED_FEATURES) {
1517                 zonefs_err(sb, "Unknown features set 0x%llx\n",
1518                            sbi->s_features);
1519                 goto unmap;
1520         }
1521
1522         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_UID) {
1523                 sbi->s_uid = make_kuid(current_user_ns(),
1524                                        le32_to_cpu(super->s_uid));
1525                 if (!uid_valid(sbi->s_uid)) {
1526                         zonefs_err(sb, "Invalid UID feature\n");
1527                         goto unmap;
1528                 }
1529         }
1530
1531         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_GID) {
1532                 sbi->s_gid = make_kgid(current_user_ns(),
1533                                        le32_to_cpu(super->s_gid));
1534                 if (!gid_valid(sbi->s_gid)) {
1535                         zonefs_err(sb, "Invalid GID feature\n");
1536                         goto unmap;
1537                 }
1538         }
1539
1540         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_PERM)
1541                 sbi->s_perm = le32_to_cpu(super->s_perm);
1542
1543         if (memchr_inv(super->s_reserved, 0, sizeof(super->s_reserved))) {
1544                 zonefs_err(sb, "Reserved area is being used\n");
1545                 goto unmap;
1546         }
1547
1548         import_uuid(&sbi->s_uuid, super->s_uuid);
1549         ret = 0;
1550
1551 unmap:
1552         kunmap(page);
1553 free_page:
1554         __free_page(page);
1555
1556         return ret;
1557 }
1558
1559 /*
1560  * Check that the device is zoned. If it is, get the list of zones and create
1561  * sub-directories and files according to the device zone configuration and
1562  * format options.
1563  */
1564 static int zonefs_fill_super(struct super_block *sb, void *data, int silent)
1565 {
1566         struct zonefs_zone_data zd;
1567         struct zonefs_sb_info *sbi;
1568         struct inode *inode;
1569         enum zonefs_ztype t;
1570         int ret;
1571
1572         if (!bdev_is_zoned(sb->s_bdev)) {
1573                 zonefs_err(sb, "Not a zoned block device\n");
1574                 return -EINVAL;
1575         }
1576
1577         /*
1578          * Initialize super block information: the maximum file size is updated
1579          * when the zone files are created so that the format option
1580          * ZONEFS_F_AGGRCNV which increases the maximum file size of a file
1581          * beyond the zone size is taken into account.
1582          */
1583         sbi = kzalloc(sizeof(*sbi), GFP_KERNEL);
1584         if (!sbi)
1585                 return -ENOMEM;
1586
1587         spin_lock_init(&sbi->s_lock);
1588         sb->s_fs_info = sbi;
1589         sb->s_magic = ZONEFS_MAGIC;
1590         sb->s_maxbytes = 0;
1591         sb->s_op = &zonefs_sops;
1592         sb->s_time_gran = 1;
1593
1594         /*
1595          * The block size is set to the device zone write granularity to ensure
1596          * that write operations are always aligned according to the device
1597          * interface constraints.
1598          */
1599         sb_set_blocksize(sb, bdev_zone_write_granularity(sb->s_bdev));
1600         sbi->s_zone_sectors_shift = ilog2(bdev_zone_sectors(sb->s_bdev));
1601         sbi->s_uid = GLOBAL_ROOT_UID;
1602         sbi->s_gid = GLOBAL_ROOT_GID;
1603         sbi->s_perm = 0640;
1604         sbi->s_mount_opts = ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1605         sbi->s_max_open_zones = bdev_max_open_zones(sb->s_bdev);
1606         atomic_set(&sbi->s_open_zones, 0);
1607         if (!sbi->s_max_open_zones &&
1608             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) {
1609                 zonefs_info(sb, "No open zones limit. Ignoring explicit_open mount option\n");
1610                 sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1611         }
1612
1613         ret = zonefs_read_super(sb);
1614         if (ret)
1615                 return ret;
1616
1617         ret = zonefs_parse_options(sb, data);
1618         if (ret)
1619                 return ret;
1620
1621         memset(&zd, 0, sizeof(struct zonefs_zone_data));
1622         zd.sb = sb;
1623         ret = zonefs_get_zone_info(&zd);
1624         if (ret)
1625                 goto cleanup;
1626
1627         zonefs_info(sb, "Mounting %u zones",
1628                     blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk));
1629
1630         /* Create root directory inode */
1631         ret = -ENOMEM;
1632         inode = new_inode(sb);
1633         if (!inode)
1634                 goto cleanup;
1635
1636         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1637         inode->i_mode = S_IFDIR | 0555;
1638         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = current_time(inode);
1639         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1640         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1641         set_nlink(inode, 2);
1642
1643         sb->s_root = d_make_root(inode);
1644         if (!sb->s_root)
1645                 goto cleanup;
1646
1647         /* Create and populate files in zone groups directories */
1648         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1649                 ret = zonefs_create_zgroup(&zd, t);
1650                 if (ret)
1651                         break;
1652         }
1653
1654 cleanup:
1655         zonefs_cleanup_zone_info(&zd);
1656
1657         return ret;
1658 }
1659
1660 static struct dentry *zonefs_mount(struct file_system_type *fs_type,
1661                                    int flags, const char *dev_name, void *data)
1662 {
1663         return mount_bdev(fs_type, flags, dev_name, data, zonefs_fill_super);
1664 }
1665
1666 static void zonefs_kill_super(struct super_block *sb)
1667 {
1668         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1669
1670         if (sb->s_root)
1671                 d_genocide(sb->s_root);
1672         kill_block_super(sb);
1673         kfree(sbi);
1674 }
1675
1676 /*
1677  * File system definition and registration.
1678  */
1679 static struct file_system_type zonefs_type = {
1680         .owner          = THIS_MODULE,
1681         .name           = "zonefs",
1682         .mount          = zonefs_mount,
1683         .kill_sb        = zonefs_kill_super,
1684         .fs_flags       = FS_REQUIRES_DEV,
1685 };
1686
1687 static int __init zonefs_init_inodecache(void)
1688 {
1689         zonefs_inode_cachep = kmem_cache_create("zonefs_inode_cache",
1690                         sizeof(struct zonefs_inode_info), 0,
1691                         (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_MEM_SPREAD | SLAB_ACCOUNT),
1692                         NULL);
1693         if (zonefs_inode_cachep == NULL)
1694                 return -ENOMEM;
1695         return 0;
1696 }
1697
1698 static void zonefs_destroy_inodecache(void)
1699 {
1700         /*
1701          * Make sure all delayed rcu free inodes are flushed before we
1702          * destroy the inode cache.
1703          */
1704         rcu_barrier();
1705         kmem_cache_destroy(zonefs_inode_cachep);
1706 }
1707
1708 static int __init zonefs_init(void)
1709 {
1710         int ret;
1711
1712         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct zonefs_super) != ZONEFS_SUPER_SIZE);
1713
1714         ret = zonefs_init_inodecache();
1715         if (ret)
1716                 return ret;
1717
1718         ret = register_filesystem(&zonefs_type);
1719         if (ret) {
1720                 zonefs_destroy_inodecache();
1721                 return ret;
1722         }
1723
1724         return 0;
1725 }
1726
1727 static void __exit zonefs_exit(void)
1728 {
1729         zonefs_destroy_inodecache();
1730         unregister_filesystem(&zonefs_type);
1731 }
1732
1733 MODULE_AUTHOR("Damien Le Moal");
1734 MODULE_DESCRIPTION("Zone file system for zoned block devices");
1735 MODULE_LICENSE("GPL");
1736 module_init(zonefs_init);
1737 module_exit(zonefs_exit);