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/pagemap.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         /*
  39          * With ZNS drives, closing an explicitly open zone that has not been
  40          * written will change the zone state to "closed", that is, the zone
  41          * will remain active. Since this can then cause failure of explicit
  42          * open operation on other zones if the drive active zone resources
  43          * are exceeded, make sure that the zone does not remain active by
  44          * resetting it.
  45          */
  46         if (op == REQ_OP_ZONE_CLOSE && !zi->i_wpoffset)
  47                 op = REQ_OP_ZONE_RESET;
  48
  49         trace_zonefs_zone_mgmt(inode, op);
  50         ret = blkdev_zone_mgmt(inode->i_sb->s_bdev, op, zi->i_zsector,
  51                                zi->i_zone_size >> SECTOR_SHIFT, GFP_NOFS);
  52         if (ret) {
  53                 zonefs_err(inode->i_sb,
  54                            "Zone management operation %s at %llu failed %d\n",
  55                            blk_op_str(op), zi->i_zsector, ret);
  56                 return ret;
  57         }
  58
  59         return 0;
  60 }
  61
  62 static inline void zonefs_i_size_write(struct inode *inode, loff_t isize)
  63 {
  64         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  65
  66         i_size_write(inode, isize);
  67         /*
  68          * A full zone is no longer open/active and does not need
  69          * explicit closing.
  70          */
  71         if (isize >= zi->i_max_size)
  72                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
  73 }
  74
  75 static int zonefs_iomap_begin(struct inode *inode, loff_t offset, loff_t length,
  76                               unsigned int flags, struct iomap *iomap,
  77                               struct iomap *srcmap)
  78 {
  79         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  80         struct super_block *sb = inode->i_sb;
  81         loff_t isize;
  82
  83         /* All I/Os should always be within the file maximum size */
  84         if (WARN_ON_ONCE(offset + length > zi->i_max_size))
  85                 return -EIO;
  86
  87         /*
  88          * Sequential zones can only accept direct writes. This is already
  89          * checked when writes are issued, so warn if we see a page writeback
  90          * operation.
  91          */
  92         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
  93                          (flags & IOMAP_WRITE) && !(flags & IOMAP_DIRECT)))
  94                 return -EIO;
  95
  96         /*
  97          * For conventional zones, all blocks are always mapped. For sequential
  98          * zones, all blocks after always mapped below the inode size (zone
  99          * write pointer) and unwriten beyond.
 100          */
 101         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 102         isize = i_size_read(inode);
 103         if (offset >= isize)
 104                 iomap->type = IOMAP_UNWRITTEN;
 105         else
 106                 iomap->type = IOMAP_MAPPED;
 107         if (flags & IOMAP_WRITE)
 108                 length = zi->i_max_size - offset;
 109         else
 110                 length = min(length, isize - offset);
 111         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 112
 113         iomap->offset = ALIGN_DOWN(offset, sb->s_blocksize);
 114         iomap->length = ALIGN(offset + length, sb->s_blocksize) - iomap->offset;
 115         iomap->bdev = inode->i_sb->s_bdev;
 116         iomap->addr = (zi->i_zsector << SECTOR_SHIFT) + iomap->offset;
 117
 118         trace_zonefs_iomap_begin(inode, iomap);
 119
 120         return 0;
 121 }
 122
 123 static const struct iomap_ops zonefs_iomap_ops = {
 124         .iomap_begin    = zonefs_iomap_begin,
 125 };
 126
 127 static int zonefs_readpage(struct file *unused, struct page *page)
 128 {
 129         return iomap_readpage(page, &zonefs_iomap_ops);
 130 }
 131
 132 static void zonefs_readahead(struct readahead_control *rac)
 133 {
 134         iomap_readahead(rac, &zonefs_iomap_ops);
 135 }
 136
 137 /*
 138  * Map blocks for page writeback. This is used only on conventional zone files,
 139  * which implies that the page range can only be within the fixed inode size.
 140  */
 141 static int zonefs_map_blocks(struct iomap_writepage_ctx *wpc,
 142                              struct inode *inode, loff_t offset)
 143 {
 144         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 145
 146         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
 147                 return -EIO;
 148         if (WARN_ON_ONCE(offset >= i_size_read(inode)))
 149                 return -EIO;
 150
 151         /* If the mapping is already OK, nothing needs to be done */
 152         if (offset >= wpc->iomap.offset &&
 153             offset < wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length)
 154                 return 0;
 155
 156         return zonefs_iomap_begin(inode, offset, zi->i_max_size - offset,
 157                                   IOMAP_WRITE, &wpc->iomap, NULL);
 158 }
 159
 160 static const struct iomap_writeback_ops zonefs_writeback_ops = {
 161         .map_blocks             = zonefs_map_blocks,
 162 };
 163
 164 static int zonefs_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 165 {
 166         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
 167
 168         return iomap_writepage(page, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
 169 }
 170
 171 static int zonefs_writepages(struct address_space *mapping,
 172                              struct writeback_control *wbc)
 173 {
 174         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
 175
 176         return iomap_writepages(mapping, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
 177 }
 178
 179 static int zonefs_swap_activate(struct swap_info_struct *sis,
 180                                 struct file *swap_file, sector_t *span)
 181 {
 182         struct inode *inode = file_inode(swap_file);
 183         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 184
 185         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV) {
 186                 zonefs_err(inode->i_sb,
 187                            "swap file: not a conventional zone file\n");
 188                 return -EINVAL;
 189         }
 190
 191         return iomap_swapfile_activate(sis, swap_file, span, &zonefs_iomap_ops);
 192 }
 193
 194 static const struct address_space_operations zonefs_file_aops = {
 195         .readpage               = zonefs_readpage,
 196         .readahead              = zonefs_readahead,
 197         .writepage              = zonefs_writepage,
 198         .writepages             = zonefs_writepages,
 199         .dirty_folio            = filemap_dirty_folio,
 200         .releasepage            = iomap_releasepage,
 201         .invalidate_folio       = iomap_invalidate_folio,
 202         .migratepage            = iomap_migrate_page,
 203         .is_partially_uptodate  = iomap_is_partially_uptodate,
 204         .error_remove_page      = generic_error_remove_page,
 205         .direct_IO              = noop_direct_IO,
 206         .swap_activate          = zonefs_swap_activate,
 207 };
 208
 209 static void zonefs_update_stats(struct inode *inode, loff_t new_isize)
 210 {
 211         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 212         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 213         loff_t old_isize = i_size_read(inode);
 214         loff_t nr_blocks;
 215
 216         if (new_isize == old_isize)
 217                 return;
 218
 219         spin_lock(&sbi->s_lock);
 220
 221         /*
 222          * This may be called for an update after an IO error.
 223          * So beware of the values seen.
 224          */
 225         if (new_isize < old_isize) {
 226                 nr_blocks = (old_isize - new_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
 227                 if (sbi->s_used_blocks > nr_blocks)
 228                         sbi->s_used_blocks -= nr_blocks;
 229                 else
 230                         sbi->s_used_blocks = 0;
 231         } else {
 232                 sbi->s_used_blocks +=
 233                         (new_isize - old_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
 234                 if (sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks)
 235                         sbi->s_used_blocks = sbi->s_blocks;
 236         }
 237
 238         spin_unlock(&sbi->s_lock);
 239 }
 240
 241 /*
 242  * Check a zone condition and adjust its file inode access permissions for
 243  * offline and readonly zones. Return the inode size corresponding to the
 244  * amount of readable data in the zone.
 245  */
 246 static loff_t zonefs_check_zone_condition(struct inode *inode,
 247                                           struct blk_zone *zone, bool warn,
 248                                           bool mount)
 249 {
 250         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 251
 252         switch (zone->cond) {
 253         case BLK_ZONE_COND_OFFLINE:
 254                 /*
 255                  * Dead zone: make the inode immutable, disable all accesses
 256                  * and set the file size to 0 (zone wp set to zone start).
 257                  */
 258                 if (warn)
 259                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: offline zone\n",
 260                                     inode->i_ino);
 261                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
 262                 inode->i_mode &= ~0777;
 263                 zone->wp = zone->start;
 264                 return 0;
 265         case BLK_ZONE_COND_READONLY:
 266                 /*
 267                  * The write pointer of read-only zones is invalid. If such a
 268                  * zone is found during mount, the file size cannot be retrieved
 269                  * so we treat the zone as offline (mount == true case).
 270                  * Otherwise, keep the file size as it was when last updated
 271                  * so that the user can recover data. In both cases, writes are
 272                  * always disabled for the zone.
 273                  */
 274                 if (warn)
 275                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: read-only zone\n",
 276                                     inode->i_ino);
 277                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
 278                 if (mount) {
 279                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
 280                         inode->i_mode &= ~0777;
 281                         zone->wp = zone->start;
 282                         return 0;
 283                 }
 284                 inode->i_mode &= ~0222;
 285                 return i_size_read(inode);
 286         case BLK_ZONE_COND_FULL:
 287                 /* The write pointer of full zones is invalid. */
 288                 return zi->i_max_size;
 289         default:
 290                 if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 291                         return zi->i_max_size;
 292                 return (zone->wp - zone->start) << SECTOR_SHIFT;
 293         }
 294 }
 295
 296 struct zonefs_ioerr_data {
 297         struct inode    *inode;
 298         bool            write;
 299 };
 300
 301 static int zonefs_io_error_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
 302                               void *data)
 303 {
 304         struct zonefs_ioerr_data *err = data;
 305         struct inode *inode = err->inode;
 306         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 307         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 308         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 309         loff_t isize, data_size;
 310
 311         /*
 312          * Check the zone condition: if the zone is not "bad" (offline or
 313          * read-only), read errors are simply signaled to the IO issuer as long
 314          * as there is no inconsistency between the inode size and the amount of
 315          * data writen in the zone (data_size).
 316          */
 317         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, false);
 318         isize = i_size_read(inode);
 319         if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE &&
 320             zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY &&
 321             !err->write && isize == data_size)
 322                 return 0;
 323
 324         /*
 325          * At this point, we detected either a bad zone or an inconsistency
 326          * between the inode size and the amount of data written in the zone.
 327          * For the latter case, the cause may be a write IO error or an external
 328          * action on the device. Two error patterns exist:
 329          * 1) The inode size is lower than the amount of data in the zone:
 330          *    a write operation partially failed and data was writen at the end
 331          *    of the file. This can happen in the case of a large direct IO
 332          *    needing several BIOs and/or write requests to be processed.
 333          * 2) The inode size is larger than the amount of data in the zone:
 334          *    this can happen with a deferred write error with the use of the
 335          *    device side write cache after getting successful write IO
 336          *    completions. Other possibilities are (a) an external corruption,
 337          *    e.g. an application reset the zone directly, or (b) the device
 338          *    has a serious problem (e.g. firmware bug).
 339          *
 340          * In all cases, warn about inode size inconsistency and handle the
 341          * IO error according to the zone condition and to the mount options.
 342          */
 343         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && isize != data_size)
 344                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: invalid size %lld (should be %lld)\n",
 345                             inode->i_ino, isize, data_size);
 346
 347         /*
 348          * First handle bad zones signaled by hardware. The mount options
 349          * errors=zone-ro and errors=zone-offline result in changing the
 350          * zone condition to read-only and offline respectively, as if the
 351          * condition was signaled by the hardware.
 352          */
 353         if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
 354             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL) {
 355                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: read/write access disabled\n",
 356                             inode->i_ino);
 357                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
 358                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
 359                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
 360                                                                 false, false);
 361                 }
 362         } else if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY ||
 363                    sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO) {
 364                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: write access disabled\n",
 365                             inode->i_ino);
 366                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY) {
 367                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
 368                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
 369                                                                 false, false);
 370                 }
 371         }
 372
 373         /*
 374          * If the filesystem is mounted with the explicit-open mount option, we
 375          * need to clear the ZONEFS_ZONE_OPEN flag if the zone transitioned to
 376          * the read-only or offline condition, to avoid attempting an explicit
 377          * close of the zone when the inode file is closed.
 378          */
 379         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) &&
 380             (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
 381              zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY))
 382                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
 383
 384         /*
 385          * If error=remount-ro was specified, any error result in remounting
 386          * the volume as read-only.
 387          */
 388         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO) && !sb_rdonly(sb)) {
 389                 zonefs_warn(sb, "remounting filesystem read-only\n");
 390                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
 391         }
 392
 393         /*
 394          * Update block usage stats and the inode size  to prevent access to
 395          * invalid data.
 396          */
 397         zonefs_update_stats(inode, data_size);
 398         zonefs_i_size_write(inode, data_size);
 399         zi->i_wpoffset = data_size;
 400
 401         return 0;
 402 }
 403
 404 /*
 405  * When an file IO error occurs, check the file zone to see if there is a change
 406  * in the zone condition (e.g. offline or read-only). For a failed write to a
 407  * sequential zone, the zone write pointer position must also be checked to
 408  * eventually correct the file size and zonefs inode write pointer offset
 409  * (which can be out of sync with the drive due to partial write failures).
 410  */
 411 static void __zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
 412 {
 413         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 414         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 415         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 416         unsigned int noio_flag;
 417         unsigned int nr_zones =
 418                 zi->i_zone_size >> (sbi->s_zone_sectors_shift + SECTOR_SHIFT);
 419         struct zonefs_ioerr_data err = {
 420                 .inode = inode,
 421                 .write = write,
 422         };
 423         int ret;
 424
 425         /*
 426          * Memory allocations in blkdev_report_zones() can trigger a memory
 427          * reclaim which may in turn cause a recursion into zonefs as well as
 428          * struct request allocations for the same device. The former case may
 429          * end up in a deadlock on the inode truncate mutex, while the latter
 430          * may prevent IO forward progress. Executing the report zones under
 431          * the GFP_NOIO context avoids both problems.
 432          */
 433         noio_flag = memalloc_noio_save();
 434         ret = blkdev_report_zones(sb->s_bdev, zi->i_zsector, nr_zones,
 435                                   zonefs_io_error_cb, &err);
 436         if (ret != nr_zones)
 437                 zonefs_err(sb, "Get inode %lu zone information failed %d\n",
 438                            inode->i_ino, ret);
 439         memalloc_noio_restore(noio_flag);
 440 }
 441
 442 static void zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
 443 {
 444         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 445
 446         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 447         __zonefs_io_error(inode, write);
 448         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 449 }
 450
 451 static int zonefs_file_truncate(struct inode *inode, loff_t isize)
 452 {
 453         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 454         loff_t old_isize;
 455         enum req_opf op;
 456         int ret = 0;
 457
 458         /*
 459          * Only sequential zone files can be truncated and truncation is allowed
 460          * only down to a 0 size, which is equivalent to a zone reset, and to
 461          * the maximum file size, which is equivalent to a zone finish.
 462          */
 463         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
 464                 return -EPERM;
 465
 466         if (!isize)
 467                 op = REQ_OP_ZONE_RESET;
 468         else if (isize == zi->i_max_size)
 469                 op = REQ_OP_ZONE_FINISH;
 470         else
 471                 return -EPERM;
 472
 473         inode_dio_wait(inode);
 474
 475         /* Serialize against page faults */
 476         filemap_invalidate_lock(inode->i_mapping);
 477
 478         /* Serialize against zonefs_iomap_begin() */
 479         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 480
 481         old_isize = i_size_read(inode);
 482         if (isize == old_isize)
 483                 goto unlock;
 484
 485         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, op);
 486         if (ret)
 487                 goto unlock;
 488
 489         /*
 490          * If the mount option ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN is set,
 491          * take care of open zones.
 492          */
 493         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN) {
 494                 /*
 495                  * Truncating a zone to EMPTY or FULL is the equivalent of
 496                  * closing the zone. For a truncation to 0, we need to
 497                  * re-open the zone to ensure new writes can be processed.
 498                  * For a truncation to the maximum file size, the zone is
 499                  * closed and writes cannot be accepted anymore, so clear
 500                  * the open flag.
 501                  */
 502                 if (!isize)
 503                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
 504                 else
 505                         zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
 506         }
 507
 508         zonefs_update_stats(inode, isize);
 509         truncate_setsize(inode, isize);
 510         zi->i_wpoffset = isize;
 511
 512 unlock:
 513         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 514         filemap_invalidate_unlock(inode->i_mapping);
 515
 516         return ret;
 517 }
 518
 519 static int zonefs_inode_setattr(struct user_namespace *mnt_userns,
 520                                 struct dentry *dentry, struct iattr *iattr)
 521 {
 522         struct inode *inode = d_inode(dentry);
 523         int ret;
 524
 525         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 526                 return -EPERM;
 527
 528         ret = setattr_prepare(&init_user_ns, dentry, iattr);
 529         if (ret)
 530                 return ret;
 531
 532         /*
 533          * Since files and directories cannot be created nor deleted, do not
 534          * allow setting any write attributes on the sub-directories grouping
 535          * files by zone type.
 536          */
 537         if ((iattr->ia_valid & ATTR_MODE) && S_ISDIR(inode->i_mode) &&
 538             (iattr->ia_mode & 0222))
 539                 return -EPERM;
 540
 541         if (((iattr->ia_valid & ATTR_UID) &&
 542              !uid_eq(iattr->ia_uid, inode->i_uid)) ||
 543             ((iattr->ia_valid & ATTR_GID) &&
 544              !gid_eq(iattr->ia_gid, inode->i_gid))) {
 545                 ret = dquot_transfer(inode, iattr);
 546                 if (ret)
 547                         return ret;
 548         }
 549
 550         if (iattr->ia_valid & ATTR_SIZE) {
 551                 ret = zonefs_file_truncate(inode, iattr->ia_size);
 552                 if (ret)
 553                         return ret;
 554         }
 555
 556         setattr_copy(&init_user_ns, inode, iattr);
 557
 558         return 0;
 559 }
 560
 561 static const struct inode_operations zonefs_file_inode_operations = {
 562         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
 563 };
 564
 565 static int zonefs_file_fsync(struct file *file, loff_t start, loff_t end,
 566                              int datasync)
 567 {
 568         struct inode *inode = file_inode(file);
 569         int ret = 0;
 570
 571         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 572                 return -EPERM;
 573
 574         /*
 575          * Since only direct writes are allowed in sequential files, page cache
 576          * flush is needed only for conventional zone files.
 577          */
 578         if (ZONEFS_I(inode)->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 579                 ret = file_write_and_wait_range(file, start, end);
 580         if (!ret)
 581                 ret = blkdev_issue_flush(inode->i_sb->s_bdev);
 582
 583         if (ret)
 584                 zonefs_io_error(inode, true);
 585
 586         return ret;
 587 }
 588
 589 static vm_fault_t zonefs_filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
 590 {
 591         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
 592         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 593         vm_fault_t ret;
 594
 595         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 596                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 597
 598         /*
 599          * Sanity check: only conventional zone files can have shared
 600          * writeable mappings.
 601          */
 602         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
 603                 return VM_FAULT_NOPAGE;
 604
 605         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
 606         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
 607
 608         /* Serialize against truncates */
 609         filemap_invalidate_lock_shared(inode->i_mapping);
 610         ret = iomap_page_mkwrite(vmf, &zonefs_iomap_ops);
 611         filemap_invalidate_unlock_shared(inode->i_mapping);
 612
 613         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
 614         return ret;
 615 }
 616
 617 static const struct vm_operations_struct zonefs_file_vm_ops = {
 618         .fault          = filemap_fault,
 619         .map_pages      = filemap_map_pages,
 620         .page_mkwrite   = zonefs_filemap_page_mkwrite,
 621 };
 622
 623 static int zonefs_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 624 {
 625         /*
 626          * Conventional zones accept random writes, so their files can support
 627          * shared writable mappings. For sequential zone files, only read
 628          * mappings are possible since there are no guarantees for write
 629          * ordering between msync() and page cache writeback.
 630          */
 631         if (ZONEFS_I(file_inode(file))->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
 632             (vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
 633                 return -EINVAL;
 634
 635         file_accessed(file);
 636         vma->vm_ops = &zonefs_file_vm_ops;
 637
 638         return 0;
 639 }
 640
 641 static loff_t zonefs_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 642 {
 643         loff_t isize = i_size_read(file_inode(file));
 644
 645         /*
 646          * Seeks are limited to below the zone size for conventional zones
 647          * and below the zone write pointer for sequential zones. In both
 648          * cases, this limit is the inode size.
 649          */
 650         return generic_file_llseek_size(file, offset, whence, isize, isize);
 651 }
 652
 653 static int zonefs_file_write_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
 654                                         int error, unsigned int flags)
 655 {
 656         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 657         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 658
 659         if (error) {
 660                 zonefs_io_error(inode, true);
 661                 return error;
 662         }
 663
 664         if (size && zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV) {
 665                 /*
 666                  * Note that we may be seeing completions out of order,
 667                  * but that is not a problem since a write completed
 668                  * successfully necessarily means that all preceding writes
 669                  * were also successful. So we can safely increase the inode
 670                  * size to the write end location.
 671                  */
 672                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 673                 if (i_size_read(inode) < iocb->ki_pos + size) {
 674                         zonefs_update_stats(inode, iocb->ki_pos + size);
 675                         zonefs_i_size_write(inode, iocb->ki_pos + size);
 676                 }
 677                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 678         }
 679
 680         return 0;
 681 }
 682
 683 static const struct iomap_dio_ops zonefs_write_dio_ops = {
 684         .end_io                 = zonefs_file_write_dio_end_io,
 685 };
 686
 687 static ssize_t zonefs_file_dio_append(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 688 {
 689         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 690         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 691         struct block_device *bdev = inode->i_sb->s_bdev;
 692         unsigned int max;
 693         struct bio *bio;
 694         ssize_t size;
 695         int nr_pages;
 696         ssize_t ret;
 697
 698         max = queue_max_zone_append_sectors(bdev_get_queue(bdev));
 699         max = ALIGN_DOWN(max << SECTOR_SHIFT, inode->i_sb->s_blocksize);
 700         iov_iter_truncate(from, max);
 701
 702         nr_pages = iov_iter_npages(from, BIO_MAX_VECS);
 703         if (!nr_pages)
 704                 return 0;
 705
 706         bio = bio_alloc(bdev, nr_pages,
 707                         REQ_OP_ZONE_APPEND | REQ_SYNC | REQ_IDLE, GFP_NOFS);
 708         bio->bi_iter.bi_sector = zi->i_zsector;
 709         bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 710         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
 711                 bio->bi_opf |= REQ_FUA;
 712
 713         ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, from);
 714         if (unlikely(ret))
 715                 goto out_release;
 716
 717         size = bio->bi_iter.bi_size;
 718         task_io_account_write(size);
 719
 720         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
 721                 bio_set_polled(bio, iocb);
 722
 723         ret = submit_bio_wait(bio);
 724
 725         zonefs_file_write_dio_end_io(iocb, size, ret, 0);
 726         trace_zonefs_file_dio_append(inode, size, ret);
 727
 728 out_release:
 729         bio_release_pages(bio, false);
 730         bio_put(bio);
 731
 732         if (ret >= 0) {
 733                 iocb->ki_pos += size;
 734                 return size;
 735         }
 736
 737         return ret;
 738 }
 739
 740 /*
 741  * Do not exceed the LFS limits nor the file zone size. If pos is under the
 742  * limit it becomes a short access. If it exceeds the limit, return -EFBIG.
 743  */
 744 static loff_t zonefs_write_check_limits(struct file *file, loff_t pos,
 745                                         loff_t count)
 746 {
 747         struct inode *inode = file_inode(file);
 748         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 749         loff_t limit = rlimit(RLIMIT_FSIZE);
 750         loff_t max_size = zi->i_max_size;
 751
 752         if (limit != RLIM_INFINITY) {
 753                 if (pos >= limit) {
 754                         send_sig(SIGXFSZ, current, 0);
 755                         return -EFBIG;
 756                 }
 757                 count = min(count, limit - pos);
 758         }
 759
 760         if (!(file->f_flags & O_LARGEFILE))
 761                 max_size = min_t(loff_t, MAX_NON_LFS, max_size);
 762
 763         if (unlikely(pos >= max_size))
 764                 return -EFBIG;
 765
 766         return min(count, max_size - pos);
 767 }
 768
 769 static ssize_t zonefs_write_checks(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 770 {
 771         struct file *file = iocb->ki_filp;
 772         struct inode *inode = file_inode(file);
 773         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 774         loff_t count;
 775
 776         if (IS_SWAPFILE(inode))
 777                 return -ETXTBSY;
 778
 779         if (!iov_iter_count(from))
 780                 return 0;
 781
 782         if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) && !(iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT))
 783                 return -EINVAL;
 784
 785         if (iocb->ki_flags & IOCB_APPEND) {
 786                 if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
 787                         return -EINVAL;
 788                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 789                 iocb->ki_pos = zi->i_wpoffset;
 790                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 791         }
 792
 793         count = zonefs_write_check_limits(file, iocb->ki_pos,
 794                                           iov_iter_count(from));
 795         if (count < 0)
 796                 return count;
 797
 798         iov_iter_truncate(from, count);
 799         return iov_iter_count(from);
 800 }
 801
 802 /*
 803  * Handle direct writes. For sequential zone files, this is the only possible
 804  * write path. For these files, check that the user is issuing writes
 805  * sequentially from the end of the file. This code assumes that the block layer
 806  * delivers write requests to the device in sequential order. This is always the
 807  * case if a block IO scheduler implementing the ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE
 808  * elevator feature is being used (e.g. mq-deadline). The block layer always
 809  * automatically select such an elevator for zoned block devices during the
 810  * device initialization.
 811  */
 812 static ssize_t zonefs_file_dio_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 813 {
 814         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 815         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 816         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 817         bool sync = is_sync_kiocb(iocb);
 818         bool append = false;
 819         ssize_t ret, count;
 820
 821         /*
 822          * For async direct IOs to sequential zone files, refuse IOCB_NOWAIT
 823          * as this can cause write reordering (e.g. the first aio gets EAGAIN
 824          * on the inode lock but the second goes through but is now unaligned).
 825          */
 826         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && !sync &&
 827             (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
 828                 return -EOPNOTSUPP;
 829
 830         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 831                 if (!inode_trylock(inode))
 832                         return -EAGAIN;
 833         } else {
 834                 inode_lock(inode);
 835         }
 836
 837         count = zonefs_write_checks(iocb, from);
 838         if (count <= 0) {
 839                 ret = count;
 840                 goto inode_unlock;
 841         }
 842
 843         if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
 844                 ret = -EINVAL;
 845                 goto inode_unlock;
 846         }
 847
 848         /* Enforce sequential writes (append only) in sequential zones */
 849         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ) {
 850                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 851                 if (iocb->ki_pos != zi->i_wpoffset) {
 852                         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 853                         ret = -EINVAL;
 854                         goto inode_unlock;
 855                 }
 856                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 857                 append = sync;
 858         }
 859
 860         if (append)
 861                 ret = zonefs_file_dio_append(iocb, from);
 862         else
 863                 ret = iomap_dio_rw(iocb, from, &zonefs_iomap_ops,
 864                                    &zonefs_write_dio_ops, 0, 0);
 865         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
 866             (ret > 0 || ret == -EIOCBQUEUED)) {
 867                 if (ret > 0)
 868                         count = ret;
 869                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 870                 zi->i_wpoffset += count;
 871                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 872         }
 873
 874 inode_unlock:
 875         inode_unlock(inode);
 876
 877         return ret;
 878 }
 879
 880 static ssize_t zonefs_file_buffered_write(struct kiocb *iocb,
 881                                           struct iov_iter *from)
 882 {
 883         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 884         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 885         ssize_t ret;
 886
 887         /*
 888          * Direct IO writes are mandatory for sequential zone files so that the
 889          * write IO issuing order is preserved.
 890          */
 891         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 892                 return -EIO;
 893
 894         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 895                 if (!inode_trylock(inode))
 896                         return -EAGAIN;
 897         } else {
 898                 inode_lock(inode);
 899         }
 900
 901         ret = zonefs_write_checks(iocb, from);
 902         if (ret <= 0)
 903                 goto inode_unlock;
 904
 905         ret = iomap_file_buffered_write(iocb, from, &zonefs_iomap_ops);
 906         if (ret > 0)
 907                 iocb->ki_pos += ret;
 908         else if (ret == -EIO)
 909                 zonefs_io_error(inode, true);
 910
 911 inode_unlock:
 912         inode_unlock(inode);
 913         if (ret > 0)
 914                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
 915
 916         return ret;
 917 }
 918
 919 static ssize_t zonefs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 920 {
 921         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 922
 923         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 924                 return -EPERM;
 925
 926         if (sb_rdonly(inode->i_sb))
 927                 return -EROFS;
 928
 929         /* Write operations beyond the zone size are not allowed */
 930         if (iocb->ki_pos >= ZONEFS_I(inode)->i_max_size)
 931                 return -EFBIG;
 932
 933         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 934                 ssize_t ret = zonefs_file_dio_write(iocb, from);
 935                 if (ret != -ENOTBLK)
 936                         return ret;
 937         }
 938
 939         return zonefs_file_buffered_write(iocb, from);
 940 }
 941
 942 static int zonefs_file_read_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
 943                                        int error, unsigned int flags)
 944 {
 945         if (error) {
 946                 zonefs_io_error(file_inode(iocb->ki_filp), false);
 947                 return error;
 948         }
 949
 950         return 0;
 951 }
 952
 953 static const struct iomap_dio_ops zonefs_read_dio_ops = {
 954         .end_io                 = zonefs_file_read_dio_end_io,
 955 };
 956
 957 static ssize_t zonefs_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
 958 {
 959         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 960         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 961         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 962         loff_t isize;
 963         ssize_t ret;
 964
 965         /* Offline zones cannot be read */
 966         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode) && !(inode->i_mode & 0777)))
 967                 return -EPERM;
 968
 969         if (iocb->ki_pos >= zi->i_max_size)
 970                 return 0;
 971
 972         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 973                 if (!inode_trylock_shared(inode))
 974                         return -EAGAIN;
 975         } else {
 976                 inode_lock_shared(inode);
 977         }
 978
 979         /* Limit read operations to written data */
 980         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 981         isize = i_size_read(inode);
 982         if (iocb->ki_pos >= isize) {
 983                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 984                 ret = 0;
 985                 goto inode_unlock;
 986         }
 987         iov_iter_truncate(to, isize - iocb->ki_pos);
 988         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 989
 990         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 991                 size_t count = iov_iter_count(to);
 992
 993                 if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
 994                         ret = -EINVAL;
 995                         goto inode_unlock;
 996                 }
 997                 file_accessed(iocb->ki_filp);
 998                 ret = iomap_dio_rw(iocb, to, &zonefs_iomap_ops,
 999                                    &zonefs_read_dio_ops, 0, 0);
1000         } else {
1001                 ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
1002                 if (ret == -EIO)
1003                         zonefs_io_error(inode, false);
1004         }
1005
1006 inode_unlock:
1007         inode_unlock_shared(inode);
1008
1009         return ret;
1010 }
1011
1012 static inline bool zonefs_file_use_exp_open(struct inode *inode, struct file *file)
1013 {
1014         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1015         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1016
1017         if (!(sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN))
1018                 return false;
1019
1020         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
1021                 return false;
1022
1023         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
1024                 return false;
1025
1026         return true;
1027 }
1028
1029 static int zonefs_open_zone(struct inode *inode)
1030 {
1031         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1032         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1033         int ret = 0;
1034
1035         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
1036
1037         if (!zi->i_wr_refcnt) {
1038                 if (atomic_inc_return(&sbi->s_open_zones) > sbi->s_max_open_zones) {
1039                         atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1040                         ret = -EBUSY;
1041                         goto unlock;
1042                 }
1043
1044                 if (i_size_read(inode) < zi->i_max_size) {
1045                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
1046                         if (ret) {
1047                                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1048                                 goto unlock;
1049                         }
1050                         zi->i_flags |= ZONEFS_ZONE_OPEN;
1051                 }
1052         }
1053
1054         zi->i_wr_refcnt++;
1055
1056 unlock:
1057         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
1058
1059         return ret;
1060 }
1061
1062 static int zonefs_file_open(struct inode *inode, struct file *file)
1063 {
1064         int ret;
1065
1066         ret = generic_file_open(inode, file);
1067         if (ret)
1068                 return ret;
1069
1070         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
1071                 return zonefs_open_zone(inode);
1072
1073         return 0;
1074 }
1075
1076 static void zonefs_close_zone(struct inode *inode)
1077 {
1078         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1079         int ret = 0;
1080
1081         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
1082         zi->i_wr_refcnt--;
1083         if (!zi->i_wr_refcnt) {
1084                 struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1085                 struct super_block *sb = inode->i_sb;
1086
1087                 /*
1088                  * If the file zone is full, it is not open anymore and we only
1089                  * need to decrement the open count.
1090                  */
1091                 if (!(zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN))
1092                         goto dec;
1093
1094                 ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_CLOSE);
1095                 if (ret) {
1096                         __zonefs_io_error(inode, false);
1097                         /*
1098                          * Leaving zones explicitly open may lead to a state
1099                          * where most zones cannot be written (zone resources
1100                          * exhausted). So take preventive action by remounting
1101                          * read-only.
1102                          */
1103                         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN &&
1104                             !(sb->s_flags & SB_RDONLY)) {
1105                                 zonefs_warn(sb, "closing zone failed, remounting filesystem read-only\n");
1106                                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
1107                         }
1108                 }
1109                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
1110 dec:
1111                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1112         }
1113         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
1114 }
1115
1116 static int zonefs_file_release(struct inode *inode, struct file *file)
1117 {
1118         /*
1119          * If we explicitly open a zone we must close it again as well, but the
1120          * zone management operation can fail (either due to an IO error or as
1121          * the zone has gone offline or read-only). Make sure we don't fail the
1122          * close(2) for user-space.
1123          */
1124         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
1125                 zonefs_close_zone(inode);
1126
1127         return 0;
1128 }
1129
1130 static const struct file_operations zonefs_file_operations = {
1131         .open           = zonefs_file_open,
1132         .release        = zonefs_file_release,
1133         .fsync          = zonefs_file_fsync,
1134         .mmap           = zonefs_file_mmap,
1135         .llseek         = zonefs_file_llseek,
1136         .read_iter      = zonefs_file_read_iter,
1137         .write_iter     = zonefs_file_write_iter,
1138         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1139         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1140         .iopoll         = iocb_bio_iopoll,
1141 };
1142
1143 static struct kmem_cache *zonefs_inode_cachep;
1144
1145 static struct inode *zonefs_alloc_inode(struct super_block *sb)
1146 {
1147         struct zonefs_inode_info *zi;
1148
1149         zi = alloc_inode_sb(sb, zonefs_inode_cachep, GFP_KERNEL);
1150         if (!zi)
1151                 return NULL;
1152
1153         inode_init_once(&zi->i_vnode);
1154         mutex_init(&zi->i_truncate_mutex);
1155         zi->i_wr_refcnt = 0;
1156         zi->i_flags = 0;
1157
1158         return &zi->i_vnode;
1159 }
1160
1161 static void zonefs_free_inode(struct inode *inode)
1162 {
1163         kmem_cache_free(zonefs_inode_cachep, ZONEFS_I(inode));
1164 }
1165
1166 /*
1167  * File system stat.
1168  */
1169 static int zonefs_statfs(struct dentry *dentry, struct kstatfs *buf)
1170 {
1171         struct super_block *sb = dentry->d_sb;
1172         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1173         enum zonefs_ztype t;
1174
1175         buf->f_type = ZONEFS_MAGIC;
1176         buf->f_bsize = sb->s_blocksize;
1177         buf->f_namelen = ZONEFS_NAME_MAX;
1178
1179         spin_lock(&sbi->s_lock);
1180
1181         buf->f_blocks = sbi->s_blocks;
1182         if (WARN_ON(sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks))
1183                 buf->f_bfree = 0;
1184         else
1185                 buf->f_bfree = buf->f_blocks - sbi->s_used_blocks;
1186         buf->f_bavail = buf->f_bfree;
1187
1188         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1189                 if (sbi->s_nr_files[t])
1190                         buf->f_files += sbi->s_nr_files[t] + 1;
1191         }
1192         buf->f_ffree = 0;
1193
1194         spin_unlock(&sbi->s_lock);
1195
1196         buf->f_fsid = uuid_to_fsid(sbi->s_uuid.b);
1197
1198         return 0;
1199 }
1200
1201 enum {
1202         Opt_errors_ro, Opt_errors_zro, Opt_errors_zol, Opt_errors_repair,
1203         Opt_explicit_open, Opt_err,
1204 };
1205
1206 static const match_table_t tokens = {
1207         { Opt_errors_ro,        "errors=remount-ro"},
1208         { Opt_errors_zro,       "errors=zone-ro"},
1209         { Opt_errors_zol,       "errors=zone-offline"},
1210         { Opt_errors_repair,    "errors=repair"},
1211         { Opt_explicit_open,    "explicit-open" },
1212         { Opt_err,              NULL}
1213 };
1214
1215 static int zonefs_parse_options(struct super_block *sb, char *options)
1216 {
1217         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1218         substring_t args[MAX_OPT_ARGS];
1219         char *p;
1220
1221         if (!options)
1222                 return 0;
1223
1224         while ((p = strsep(&options, ",")) != NULL) {
1225                 int token;
1226
1227                 if (!*p)
1228                         continue;
1229
1230                 token = match_token(p, tokens, args);
1231                 switch (token) {
1232                 case Opt_errors_ro:
1233                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1234                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1235                         break;
1236                 case Opt_errors_zro:
1237                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1238                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO;
1239                         break;
1240                 case Opt_errors_zol:
1241                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1242                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL;
1243                         break;
1244                 case Opt_errors_repair:
1245                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1246                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR;
1247                         break;
1248                 case Opt_explicit_open:
1249                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1250                         break;
1251                 default:
1252                         return -EINVAL;
1253                 }
1254         }
1255
1256         return 0;
1257 }
1258
1259 static int zonefs_show_options(struct seq_file *seq, struct dentry *root)
1260 {
1261         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(root->d_sb);
1262
1263         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO)
1264                 seq_puts(seq, ",errors=remount-ro");
1265         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO)
1266                 seq_puts(seq, ",errors=zone-ro");
1267         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL)
1268                 seq_puts(seq, ",errors=zone-offline");
1269         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR)
1270                 seq_puts(seq, ",errors=repair");
1271
1272         return 0;
1273 }
1274
1275 static int zonefs_remount(struct super_block *sb, int *flags, char *data)
1276 {
1277         sync_filesystem(sb);
1278
1279         return zonefs_parse_options(sb, data);
1280 }
1281
1282 static const struct super_operations zonefs_sops = {
1283         .alloc_inode    = zonefs_alloc_inode,
1284         .free_inode     = zonefs_free_inode,
1285         .statfs         = zonefs_statfs,
1286         .remount_fs     = zonefs_remount,
1287         .show_options   = zonefs_show_options,
1288 };
1289
1290 static const struct inode_operations zonefs_dir_inode_operations = {
1291         .lookup         = simple_lookup,
1292         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
1293 };
1294
1295 static void zonefs_init_dir_inode(struct inode *parent, struct inode *inode,
1296                                   enum zonefs_ztype type)
1297 {
1298         struct super_block *sb = parent->i_sb;
1299
1300         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk) + type + 1;
1301         inode_init_owner(&init_user_ns, inode, parent, S_IFDIR | 0555);
1302         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1303         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1304         set_nlink(inode, 2);
1305         inc_nlink(parent);
1306 }
1307
1308 static int zonefs_init_file_inode(struct inode *inode, struct blk_zone *zone,
1309                                   enum zonefs_ztype type)
1310 {
1311         struct super_block *sb = inode->i_sb;
1312         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1313         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1314         int ret = 0;
1315
1316         inode->i_ino = zone->start >> sbi->s_zone_sectors_shift;
1317         inode->i_mode = S_IFREG | sbi->s_perm;
1318
1319         zi->i_ztype = type;
1320         zi->i_zsector = zone->start;
1321         zi->i_zone_size = zone->len << SECTOR_SHIFT;
1322
1323         zi->i_max_size = min_t(loff_t, MAX_LFS_FILESIZE,
1324                                zone->capacity << SECTOR_SHIFT);
1325         zi->i_wpoffset = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, true);
1326
1327         inode->i_uid = sbi->s_uid;
1328         inode->i_gid = sbi->s_gid;
1329         inode->i_size = zi->i_wpoffset;
1330         inode->i_blocks = zi->i_max_size >> SECTOR_SHIFT;
1331
1332         inode->i_op = &zonefs_file_inode_operations;
1333         inode->i_fop = &zonefs_file_operations;
1334         inode->i_mapping->a_ops = &zonefs_file_aops;
1335
1336         sb->s_maxbytes = max(zi->i_max_size, sb->s_maxbytes);
1337         sbi->s_blocks += zi->i_max_size >> sb->s_blocksize_bits;
1338         sbi->s_used_blocks += zi->i_wpoffset >> sb->s_blocksize_bits;
1339
1340         /*
1341          * For sequential zones, make sure that any open zone is closed first
1342          * to ensure that the initial number of open zones is 0, in sync with
1343          * the open zone accounting done when the mount option
1344          * ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN is used.
1345          */
1346         if (type == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
1347             (zone->cond == BLK_ZONE_COND_IMP_OPEN ||
1348              zone->cond == BLK_ZONE_COND_EXP_OPEN)) {
1349                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
1350                 ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_CLOSE);
1351                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
1352         }
1353
1354         return ret;
1355 }
1356
1357 static struct dentry *zonefs_create_inode(struct dentry *parent,
1358                                         const char *name, struct blk_zone *zone,
1359                                         enum zonefs_ztype type)
1360 {
1361         struct inode *dir = d_inode(parent);
1362         struct dentry *dentry;
1363         struct inode *inode;
1364         int ret;
1365
1366         dentry = d_alloc_name(parent, name);
1367         if (!dentry)
1368                 return NULL;
1369
1370         inode = new_inode(parent->d_sb);
1371         if (!inode)
1372                 goto dput;
1373
1374         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = dir->i_ctime;
1375         if (zone) {
1376                 ret = zonefs_init_file_inode(inode, zone, type);
1377                 if (ret) {
1378                         iput(inode);
1379                         goto dput;
1380                 }
1381         } else {
1382                 zonefs_init_dir_inode(dir, inode, type);
1383         }
1384
1385         d_add(dentry, inode);
1386         dir->i_size++;
1387
1388         return dentry;
1389
1390 dput:
1391         dput(dentry);
1392
1393         return NULL;
1394 }
1395
1396 struct zonefs_zone_data {
1397         struct super_block      *sb;
1398         unsigned int            nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_MAX];
1399         struct blk_zone         *zones;
1400 };
1401
1402 /*
1403  * Create a zone group and populate it with zone files.
1404  */
1405 static int zonefs_create_zgroup(struct zonefs_zone_data *zd,
1406                                 enum zonefs_ztype type)
1407 {
1408         struct super_block *sb = zd->sb;
1409         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1410         struct blk_zone *zone, *next, *end;
1411         const char *zgroup_name;
1412         char *file_name;
1413         struct dentry *dir;
1414         unsigned int n = 0;
1415         int ret;
1416
1417         /* If the group is empty, there is nothing to do */
1418         if (!zd->nr_zones[type])
1419                 return 0;
1420
1421         file_name = kmalloc(ZONEFS_NAME_MAX, GFP_KERNEL);
1422         if (!file_name)
1423                 return -ENOMEM;
1424
1425         if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
1426                 zgroup_name = "cnv";
1427         else
1428                 zgroup_name = "seq";
1429
1430         dir = zonefs_create_inode(sb->s_root, zgroup_name, NULL, type);
1431         if (!dir) {
1432                 ret = -ENOMEM;
1433                 goto free;
1434         }
1435
1436         /*
1437          * The first zone contains the super block: skip it.
1438          */
1439         end = zd->zones + blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1440         for (zone = &zd->zones[1]; zone < end; zone = next) {
1441
1442                 next = zone + 1;
1443                 if (zonefs_zone_type(zone) != type)
1444                         continue;
1445
1446                 /*
1447                  * For conventional zones, contiguous zones can be aggregated
1448                  * together to form larger files. Note that this overwrites the
1449                  * length of the first zone of the set of contiguous zones
1450                  * aggregated together. If one offline or read-only zone is
1451                  * found, assume that all zones aggregated have the same
1452                  * condition.
1453                  */
1454                 if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV &&
1455                     (sbi->s_features & ZONEFS_F_AGGRCNV)) {
1456                         for (; next < end; next++) {
1457                                 if (zonefs_zone_type(next) != type)
1458                                         break;
1459                                 zone->len += next->len;
1460                                 zone->capacity += next->capacity;
1461                                 if (next->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY &&
1462                                     zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1463                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
1464                                 else if (next->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1465                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
1466                         }
1467                         if (zone->capacity != zone->len) {
1468                                 zonefs_err(sb, "Invalid conventional zone capacity\n");
1469                                 ret = -EINVAL;
1470                                 goto free;
1471                         }
1472                 }
1473
1474                 /*
1475                  * Use the file number within its group as file name.
1476                  */
1477                 snprintf(file_name, ZONEFS_NAME_MAX - 1, "%u", n);
1478                 if (!zonefs_create_inode(dir, file_name, zone, type)) {
1479                         ret = -ENOMEM;
1480                         goto free;
1481                 }
1482
1483                 n++;
1484         }
1485
1486         zonefs_info(sb, "Zone group \"%s\" has %u file%s\n",
1487                     zgroup_name, n, n > 1 ? "s" : "");
1488
1489         sbi->s_nr_files[type] = n;
1490         ret = 0;
1491
1492 free:
1493         kfree(file_name);
1494
1495         return ret;
1496 }
1497
1498 static int zonefs_get_zone_info_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
1499                                    void *data)
1500 {
1501         struct zonefs_zone_data *zd = data;
1502
1503         /*
1504          * Count the number of usable zones: the first zone at index 0 contains
1505          * the super block and is ignored.
1506          */
1507         switch (zone->type) {
1508         case BLK_ZONE_TYPE_CONVENTIONAL:
1509                 zone->wp = zone->start + zone->len;
1510                 if (idx)
1511                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_CNV]++;
1512                 break;
1513         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ:
1514         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_PREF:
1515                 if (idx)
1516                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_SEQ]++;
1517                 break;
1518         default:
1519                 zonefs_err(zd->sb, "Unsupported zone type 0x%x\n",
1520                            zone->type);
1521                 return -EIO;
1522         }
1523
1524         memcpy(&zd->zones[idx], zone, sizeof(struct blk_zone));
1525
1526         return 0;
1527 }
1528
1529 static int zonefs_get_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1530 {
1531         struct block_device *bdev = zd->sb->s_bdev;
1532         int ret;
1533
1534         zd->zones = kvcalloc(blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk),
1535                              sizeof(struct blk_zone), GFP_KERNEL);
1536         if (!zd->zones)
1537                 return -ENOMEM;
1538
1539         /* Get zones information from the device */
1540         ret = blkdev_report_zones(bdev, 0, BLK_ALL_ZONES,
1541                                   zonefs_get_zone_info_cb, zd);
1542         if (ret < 0) {
1543                 zonefs_err(zd->sb, "Zone report failed %d\n", ret);
1544                 return ret;
1545         }
1546
1547         if (ret != blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk)) {
1548                 zonefs_err(zd->sb, "Invalid zone report (%d/%u zones)\n",
1549                            ret, blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk));
1550                 return -EIO;
1551         }
1552
1553         return 0;
1554 }
1555
1556 static inline void zonefs_cleanup_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1557 {
1558         kvfree(zd->zones);
1559 }
1560
1561 /*
1562  * Read super block information from the device.
1563  */
1564 static int zonefs_read_super(struct super_block *sb)
1565 {
1566         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1567         struct zonefs_super *super;
1568         u32 crc, stored_crc;
1569         struct page *page;
1570         struct bio_vec bio_vec;
1571         struct bio bio;
1572         int ret;
1573
1574         page = alloc_page(GFP_KERNEL);
1575         if (!page)
1576                 return -ENOMEM;
1577
1578         bio_init(&bio, sb->s_bdev, &bio_vec, 1, REQ_OP_READ);
1579         bio.bi_iter.bi_sector = 0;
1580         bio_add_page(&bio, page, PAGE_SIZE, 0);
1581
1582         ret = submit_bio_wait(&bio);
1583         if (ret)
1584                 goto free_page;
1585
1586         super = kmap(page);
1587
1588         ret = -EINVAL;
1589         if (le32_to_cpu(super->s_magic) != ZONEFS_MAGIC)
1590                 goto unmap;
1591
1592         stored_crc = le32_to_cpu(super->s_crc);
1593         super->s_crc = 0;
1594         crc = crc32(~0U, (unsigned char *)super, sizeof(struct zonefs_super));
1595         if (crc != stored_crc) {
1596                 zonefs_err(sb, "Invalid checksum (Expected 0x%08x, got 0x%08x)",
1597                            crc, stored_crc);
1598                 goto unmap;
1599         }
1600
1601         sbi->s_features = le64_to_cpu(super->s_features);
1602         if (sbi->s_features & ~ZONEFS_F_DEFINED_FEATURES) {
1603                 zonefs_err(sb, "Unknown features set 0x%llx\n",
1604                            sbi->s_features);
1605                 goto unmap;
1606         }
1607
1608         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_UID) {
1609                 sbi->s_uid = make_kuid(current_user_ns(),
1610                                        le32_to_cpu(super->s_uid));
1611                 if (!uid_valid(sbi->s_uid)) {
1612                         zonefs_err(sb, "Invalid UID feature\n");
1613                         goto unmap;
1614                 }
1615         }
1616
1617         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_GID) {
1618                 sbi->s_gid = make_kgid(current_user_ns(),
1619                                        le32_to_cpu(super->s_gid));
1620                 if (!gid_valid(sbi->s_gid)) {
1621                         zonefs_err(sb, "Invalid GID feature\n");
1622                         goto unmap;
1623                 }
1624         }
1625
1626         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_PERM)
1627                 sbi->s_perm = le32_to_cpu(super->s_perm);
1628
1629         if (memchr_inv(super->s_reserved, 0, sizeof(super->s_reserved))) {
1630                 zonefs_err(sb, "Reserved area is being used\n");
1631                 goto unmap;
1632         }
1633
1634         import_uuid(&sbi->s_uuid, super->s_uuid);
1635         ret = 0;
1636
1637 unmap:
1638         kunmap(page);
1639 free_page:
1640         __free_page(page);
1641
1642         return ret;
1643 }
1644
1645 /*
1646  * Check that the device is zoned. If it is, get the list of zones and create
1647  * sub-directories and files according to the device zone configuration and
1648  * format options.
1649  */
1650 static int zonefs_fill_super(struct super_block *sb, void *data, int silent)
1651 {
1652         struct zonefs_zone_data zd;
1653         struct zonefs_sb_info *sbi;
1654         struct inode *inode;
1655         enum zonefs_ztype t;
1656         int ret;
1657
1658         if (!bdev_is_zoned(sb->s_bdev)) {
1659                 zonefs_err(sb, "Not a zoned block device\n");
1660                 return -EINVAL;
1661         }
1662
1663         /*
1664          * Initialize super block information: the maximum file size is updated
1665          * when the zone files are created so that the format option
1666          * ZONEFS_F_AGGRCNV which increases the maximum file size of a file
1667          * beyond the zone size is taken into account.
1668          */
1669         sbi = kzalloc(sizeof(*sbi), GFP_KERNEL);
1670         if (!sbi)
1671                 return -ENOMEM;
1672
1673         spin_lock_init(&sbi->s_lock);
1674         sb->s_fs_info = sbi;
1675         sb->s_magic = ZONEFS_MAGIC;
1676         sb->s_maxbytes = 0;
1677         sb->s_op = &zonefs_sops;
1678         sb->s_time_gran = 1;
1679
1680         /*
1681          * The block size is set to the device zone write granularity to ensure
1682          * that write operations are always aligned according to the device
1683          * interface constraints.
1684          */
1685         sb_set_blocksize(sb, bdev_zone_write_granularity(sb->s_bdev));
1686         sbi->s_zone_sectors_shift = ilog2(bdev_zone_sectors(sb->s_bdev));
1687         sbi->s_uid = GLOBAL_ROOT_UID;
1688         sbi->s_gid = GLOBAL_ROOT_GID;
1689         sbi->s_perm = 0640;
1690         sbi->s_mount_opts = ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1691         sbi->s_max_open_zones = bdev_max_open_zones(sb->s_bdev);
1692         atomic_set(&sbi->s_open_zones, 0);
1693         if (!sbi->s_max_open_zones &&
1694             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) {
1695                 zonefs_info(sb, "No open zones limit. Ignoring explicit_open mount option\n");
1696                 sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1697         }
1698
1699         ret = zonefs_read_super(sb);
1700         if (ret)
1701                 return ret;
1702
1703         ret = zonefs_parse_options(sb, data);
1704         if (ret)
1705                 return ret;
1706
1707         memset(&zd, 0, sizeof(struct zonefs_zone_data));
1708         zd.sb = sb;
1709         ret = zonefs_get_zone_info(&zd);
1710         if (ret)
1711                 goto cleanup;
1712
1713         zonefs_info(sb, "Mounting %u zones",
1714                     blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk));
1715
1716         /* Create root directory inode */
1717         ret = -ENOMEM;
1718         inode = new_inode(sb);
1719         if (!inode)
1720                 goto cleanup;
1721
1722         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1723         inode->i_mode = S_IFDIR | 0555;
1724         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = current_time(inode);
1725         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1726         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1727         set_nlink(inode, 2);
1728
1729         sb->s_root = d_make_root(inode);
1730         if (!sb->s_root)
1731                 goto cleanup;
1732
1733         /* Create and populate files in zone groups directories */
1734         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1735                 ret = zonefs_create_zgroup(&zd, t);
1736                 if (ret)
1737                         break;
1738         }
1739
1740 cleanup:
1741         zonefs_cleanup_zone_info(&zd);
1742
1743         return ret;
1744 }
1745
1746 static struct dentry *zonefs_mount(struct file_system_type *fs_type,
1747                                    int flags, const char *dev_name, void *data)
1748 {
1749         return mount_bdev(fs_type, flags, dev_name, data, zonefs_fill_super);
1750 }
1751
1752 static void zonefs_kill_super(struct super_block *sb)
1753 {
1754         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1755
1756         if (sb->s_root)
1757                 d_genocide(sb->s_root);
1758         kill_block_super(sb);
1759         kfree(sbi);
1760 }
1761
1762 /*
1763  * File system definition and registration.
1764  */
1765 static struct file_system_type zonefs_type = {
1766         .owner          = THIS_MODULE,
1767         .name           = "zonefs",
1768         .mount          = zonefs_mount,
1769         .kill_sb        = zonefs_kill_super,
1770         .fs_flags       = FS_REQUIRES_DEV,
1771 };
1772
1773 static int __init zonefs_init_inodecache(void)
1774 {
1775         zonefs_inode_cachep = kmem_cache_create("zonefs_inode_cache",
1776                         sizeof(struct zonefs_inode_info), 0,
1777                         (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_MEM_SPREAD | SLAB_ACCOUNT),
1778                         NULL);
1779         if (zonefs_inode_cachep == NULL)
1780                 return -ENOMEM;
1781         return 0;
1782 }
1783
1784 static void zonefs_destroy_inodecache(void)
1785 {
1786         /*
1787          * Make sure all delayed rcu free inodes are flushed before we
1788          * destroy the inode cache.
1789          */
1790         rcu_barrier();
1791         kmem_cache_destroy(zonefs_inode_cachep);
1792 }
1793
1794 static int __init zonefs_init(void)
1795 {
1796         int ret;
1797
1798         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct zonefs_super) != ZONEFS_SUPER_SIZE);
1799
1800         ret = zonefs_init_inodecache();
1801         if (ret)
1802                 return ret;
1803
1804         ret = register_filesystem(&zonefs_type);
1805         if (ret) {
1806                 zonefs_destroy_inodecache();
1807                 return ret;
1808         }
1809
1810         return 0;
1811 }
1812
1813 static void __exit zonefs_exit(void)
1814 {
1815         zonefs_destroy_inodecache();
1816         unregister_filesystem(&zonefs_type);
1817 }
1818
1819 MODULE_AUTHOR("Damien Le Moal");
1820 MODULE_DESCRIPTION("Zone file system for zoned block devices");
1821 MODULE_LICENSE("GPL");
1822 MODULE_ALIAS_FS("zonefs");
1823 module_init(zonefs_init);
1824 module_exit(zonefs_exit);