fs/zonefs/super.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Simple file system for zoned block devices exposing zones as files.
   4  *
   5  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
   6  */
   7 #include <linux/module.h>
   8 #include <linux/fs.h>
   9 #include <linux/magic.h>
  10 #include <linux/iomap.h>
  11 #include <linux/init.h>
  12 #include <linux/slab.h>
  13 #include <linux/blkdev.h>
  14 #include <linux/statfs.h>
  15 #include <linux/writeback.h>
  16 #include <linux/quotaops.h>
  17 #include <linux/seq_file.h>
  18 #include <linux/parser.h>
  19 #include <linux/uio.h>
  20 #include <linux/mman.h>
  21 #include <linux/sched/mm.h>
  22 #include <linux/crc32.h>
  23 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
  24
  25 #include "zonefs.h"
  26
  27 static inline int zonefs_zone_mgmt(struct inode *inode,
  28                                    enum req_opf op)
  29 {
  30         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  31         int ret;
  32
  33         lockdep_assert_held(&zi->i_truncate_mutex);
  34
  35         ret = blkdev_zone_mgmt(inode->i_sb->s_bdev, op, zi->i_zsector,
  36                                zi->i_zone_size >> SECTOR_SHIFT, GFP_NOFS);
  37         if (ret) {
  38                 zonefs_err(inode->i_sb,
  39                            "Zone management operation %s at %llu failed %d\n",
  40                            blk_op_str(op), zi->i_zsector, ret);
  41                 return ret;
  42         }
  43
  44         return 0;
  45 }
  46
  47 static inline void zonefs_i_size_write(struct inode *inode, loff_t isize)
  48 {
  49         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  50
  51         i_size_write(inode, isize);
  52         /*
  53          * A full zone is no longer open/active and does not need
  54          * explicit closing.
  55          */
  56         if (isize >= zi->i_max_size)
  57                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
  58 }
  59
  60 static int zonefs_iomap_begin(struct inode *inode, loff_t offset, loff_t length,
  61                               unsigned int flags, struct iomap *iomap,
  62                               struct iomap *srcmap)
  63 {
  64         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  65         struct super_block *sb = inode->i_sb;
  66         loff_t isize;
  67
  68         /* All I/Os should always be within the file maximum size */
  69         if (WARN_ON_ONCE(offset + length > zi->i_max_size))
  70                 return -EIO;
  71
  72         /*
  73          * Sequential zones can only accept direct writes. This is already
  74          * checked when writes are issued, so warn if we see a page writeback
  75          * operation.
  76          */
  77         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
  78                          (flags & IOMAP_WRITE) && !(flags & IOMAP_DIRECT)))
  79                 return -EIO;
  80
  81         /*
  82          * For conventional zones, all blocks are always mapped. For sequential
  83          * zones, all blocks after always mapped below the inode size (zone
  84          * write pointer) and unwriten beyond.
  85          */
  86         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
  87         isize = i_size_read(inode);
  88         if (offset >= isize)
  89                 iomap->type = IOMAP_UNWRITTEN;
  90         else
  91                 iomap->type = IOMAP_MAPPED;
  92         if (flags & IOMAP_WRITE)
  93                 length = zi->i_max_size - offset;
  94         else
  95                 length = min(length, isize - offset);
  96         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
  97
  98         iomap->offset = ALIGN_DOWN(offset, sb->s_blocksize);
  99         iomap->length = ALIGN(offset + length, sb->s_blocksize) - iomap->offset;
 100         iomap->bdev = inode->i_sb->s_bdev;
 101         iomap->addr = (zi->i_zsector << SECTOR_SHIFT) + iomap->offset;
 102
 103         return 0;
 104 }
 105
 106 static const struct iomap_ops zonefs_iomap_ops = {
 107         .iomap_begin    = zonefs_iomap_begin,
 108 };
 109
 110 static int zonefs_readpage(struct file *unused, struct page *page)
 111 {
 112         return iomap_readpage(page, &zonefs_iomap_ops);
 113 }
 114
 115 static void zonefs_readahead(struct readahead_control *rac)
 116 {
 117         iomap_readahead(rac, &zonefs_iomap_ops);
 118 }
 119
 120 /*
 121  * Map blocks for page writeback. This is used only on conventional zone files,
 122  * which implies that the page range can only be within the fixed inode size.
 123  */
 124 static int zonefs_map_blocks(struct iomap_writepage_ctx *wpc,
 125                              struct inode *inode, loff_t offset)
 126 {
 127         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 128
 129         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
 130                 return -EIO;
 131         if (WARN_ON_ONCE(offset >= i_size_read(inode)))
 132                 return -EIO;
 133
 134         /* If the mapping is already OK, nothing needs to be done */
 135         if (offset >= wpc->iomap.offset &&
 136             offset < wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length)
 137                 return 0;
 138
 139         return zonefs_iomap_begin(inode, offset, zi->i_max_size - offset,
 140                                   IOMAP_WRITE, &wpc->iomap, NULL);
 141 }
 142
 143 static const struct iomap_writeback_ops zonefs_writeback_ops = {
 144         .map_blocks             = zonefs_map_blocks,
 145 };
 146
 147 static int zonefs_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 148 {
 149         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
 150
 151         return iomap_writepage(page, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
 152 }
 153
 154 static int zonefs_writepages(struct address_space *mapping,
 155                              struct writeback_control *wbc)
 156 {
 157         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
 158
 159         return iomap_writepages(mapping, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
 160 }
 161
 162 static const struct address_space_operations zonefs_file_aops = {
 163         .readpage               = zonefs_readpage,
 164         .readahead              = zonefs_readahead,
 165         .writepage              = zonefs_writepage,
 166         .writepages             = zonefs_writepages,
 167         .set_page_dirty         = iomap_set_page_dirty,
 168         .releasepage            = iomap_releasepage,
 169         .invalidatepage         = iomap_invalidatepage,
 170         .migratepage            = iomap_migrate_page,
 171         .is_partially_uptodate  = iomap_is_partially_uptodate,
 172         .error_remove_page      = generic_error_remove_page,
 173         .direct_IO              = noop_direct_IO,
 174 };
 175
 176 static void zonefs_update_stats(struct inode *inode, loff_t new_isize)
 177 {
 178         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 179         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 180         loff_t old_isize = i_size_read(inode);
 181         loff_t nr_blocks;
 182
 183         if (new_isize == old_isize)
 184                 return;
 185
 186         spin_lock(&sbi->s_lock);
 187
 188         /*
 189          * This may be called for an update after an IO error.
 190          * So beware of the values seen.
 191          */
 192         if (new_isize < old_isize) {
 193                 nr_blocks = (old_isize - new_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
 194                 if (sbi->s_used_blocks > nr_blocks)
 195                         sbi->s_used_blocks -= nr_blocks;
 196                 else
 197                         sbi->s_used_blocks = 0;
 198         } else {
 199                 sbi->s_used_blocks +=
 200                         (new_isize - old_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
 201                 if (sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks)
 202                         sbi->s_used_blocks = sbi->s_blocks;
 203         }
 204
 205         spin_unlock(&sbi->s_lock);
 206 }
 207
 208 /*
 209  * Check a zone condition and adjust its file inode access permissions for
 210  * offline and readonly zones. Return the inode size corresponding to the
 211  * amount of readable data in the zone.
 212  */
 213 static loff_t zonefs_check_zone_condition(struct inode *inode,
 214                                           struct blk_zone *zone, bool warn,
 215                                           bool mount)
 216 {
 217         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 218
 219         switch (zone->cond) {
 220         case BLK_ZONE_COND_OFFLINE:
 221                 /*
 222                  * Dead zone: make the inode immutable, disable all accesses
 223                  * and set the file size to 0 (zone wp set to zone start).
 224                  */
 225                 if (warn)
 226                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: offline zone\n",
 227                                     inode->i_ino);
 228                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
 229                 inode->i_mode &= ~0777;
 230                 zone->wp = zone->start;
 231                 return 0;
 232         case BLK_ZONE_COND_READONLY:
 233                 /*
 234                  * The write pointer of read-only zones is invalid. If such a
 235                  * zone is found during mount, the file size cannot be retrieved
 236                  * so we treat the zone as offline (mount == true case).
 237                  * Otherwise, keep the file size as it was when last updated
 238                  * so that the user can recover data. In both cases, writes are
 239                  * always disabled for the zone.
 240                  */
 241                 if (warn)
 242                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: read-only zone\n",
 243                                     inode->i_ino);
 244                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
 245                 if (mount) {
 246                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
 247                         inode->i_mode &= ~0777;
 248                         zone->wp = zone->start;
 249                         return 0;
 250                 }
 251                 inode->i_mode &= ~0222;
 252                 return i_size_read(inode);
 253         default:
 254                 if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 255                         return zi->i_max_size;
 256                 return (zone->wp - zone->start) << SECTOR_SHIFT;
 257         }
 258 }
 259
 260 struct zonefs_ioerr_data {
 261         struct inode    *inode;
 262         bool            write;
 263 };
 264
 265 static int zonefs_io_error_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
 266                               void *data)
 267 {
 268         struct zonefs_ioerr_data *err = data;
 269         struct inode *inode = err->inode;
 270         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 271         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 272         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 273         loff_t isize, data_size;
 274
 275         /*
 276          * Check the zone condition: if the zone is not "bad" (offline or
 277          * read-only), read errors are simply signaled to the IO issuer as long
 278          * as there is no inconsistency between the inode size and the amount of
 279          * data writen in the zone (data_size).
 280          */
 281         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, false);
 282         isize = i_size_read(inode);
 283         if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE &&
 284             zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY &&
 285             !err->write && isize == data_size)
 286                 return 0;
 287
 288         /*
 289          * At this point, we detected either a bad zone or an inconsistency
 290          * between the inode size and the amount of data written in the zone.
 291          * For the latter case, the cause may be a write IO error or an external
 292          * action on the device. Two error patterns exist:
 293          * 1) The inode size is lower than the amount of data in the zone:
 294          *    a write operation partially failed and data was writen at the end
 295          *    of the file. This can happen in the case of a large direct IO
 296          *    needing several BIOs and/or write requests to be processed.
 297          * 2) The inode size is larger than the amount of data in the zone:
 298          *    this can happen with a deferred write error with the use of the
 299          *    device side write cache after getting successful write IO
 300          *    completions. Other possibilities are (a) an external corruption,
 301          *    e.g. an application reset the zone directly, or (b) the device
 302          *    has a serious problem (e.g. firmware bug).
 303          *
 304          * In all cases, warn about inode size inconsistency and handle the
 305          * IO error according to the zone condition and to the mount options.
 306          */
 307         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && isize != data_size)
 308                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: invalid size %lld (should be %lld)\n",
 309                             inode->i_ino, isize, data_size);
 310
 311         /*
 312          * First handle bad zones signaled by hardware. The mount options
 313          * errors=zone-ro and errors=zone-offline result in changing the
 314          * zone condition to read-only and offline respectively, as if the
 315          * condition was signaled by the hardware.
 316          */
 317         if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
 318             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL) {
 319                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: read/write access disabled\n",
 320                             inode->i_ino);
 321                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
 322                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
 323                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
 324                                                                 false, false);
 325                 }
 326         } else if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY ||
 327                    sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO) {
 328                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: write access disabled\n",
 329                             inode->i_ino);
 330                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY) {
 331                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
 332                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
 333                                                                 false, false);
 334                 }
 335         }
 336
 337         /*
 338          * If the filesystem is mounted with the explicit-open mount option, we
 339          * need to clear the ZONEFS_ZONE_OPEN flag if the zone transitioned to
 340          * the read-only or offline condition, to avoid attempting an explicit
 341          * close of the zone when the inode file is closed.
 342          */
 343         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) &&
 344             (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
 345              zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY))
 346                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
 347
 348         /*
 349          * If error=remount-ro was specified, any error result in remounting
 350          * the volume as read-only.
 351          */
 352         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO) && !sb_rdonly(sb)) {
 353                 zonefs_warn(sb, "remounting filesystem read-only\n");
 354                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
 355         }
 356
 357         /*
 358          * Update block usage stats and the inode size  to prevent access to
 359          * invalid data.
 360          */
 361         zonefs_update_stats(inode, data_size);
 362         zonefs_i_size_write(inode, data_size);
 363         zi->i_wpoffset = data_size;
 364
 365         return 0;
 366 }
 367
 368 /*
 369  * When an file IO error occurs, check the file zone to see if there is a change
 370  * in the zone condition (e.g. offline or read-only). For a failed write to a
 371  * sequential zone, the zone write pointer position must also be checked to
 372  * eventually correct the file size and zonefs inode write pointer offset
 373  * (which can be out of sync with the drive due to partial write failures).
 374  */
 375 static void __zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
 376 {
 377         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 378         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 379         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 380         unsigned int noio_flag;
 381         unsigned int nr_zones =
 382                 zi->i_zone_size >> (sbi->s_zone_sectors_shift + SECTOR_SHIFT);
 383         struct zonefs_ioerr_data err = {
 384                 .inode = inode,
 385                 .write = write,
 386         };
 387         int ret;
 388
 389         /*
 390          * Memory allocations in blkdev_report_zones() can trigger a memory
 391          * reclaim which may in turn cause a recursion into zonefs as well as
 392          * struct request allocations for the same device. The former case may
 393          * end up in a deadlock on the inode truncate mutex, while the latter
 394          * may prevent IO forward progress. Executing the report zones under
 395          * the GFP_NOIO context avoids both problems.
 396          */
 397         noio_flag = memalloc_noio_save();
 398         ret = blkdev_report_zones(sb->s_bdev, zi->i_zsector, nr_zones,
 399                                   zonefs_io_error_cb, &err);
 400         if (ret != nr_zones)
 401                 zonefs_err(sb, "Get inode %lu zone information failed %d\n",
 402                            inode->i_ino, ret);
 403         memalloc_noio_restore(noio_flag);
 404 }
 405
 406 static void zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
 407 {
 408         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 409
 410         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 411         __zonefs_io_error(inode, write);
 412         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 413 }
 414
 415 static int zonefs_file_truncate(struct inode *inode, loff_t isize)
 416 {
 417         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 418         loff_t old_isize;
 419         enum req_opf op;
 420         int ret = 0;
 421
 422         /*
 423          * Only sequential zone files can be truncated and truncation is allowed
 424          * only down to a 0 size, which is equivalent to a zone reset, and to
 425          * the maximum file size, which is equivalent to a zone finish.
 426          */
 427         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
 428                 return -EPERM;
 429
 430         if (!isize)
 431                 op = REQ_OP_ZONE_RESET;
 432         else if (isize == zi->i_max_size)
 433                 op = REQ_OP_ZONE_FINISH;
 434         else
 435                 return -EPERM;
 436
 437         inode_dio_wait(inode);
 438
 439         /* Serialize against page faults */
 440         down_write(&zi->i_mmap_sem);
 441
 442         /* Serialize against zonefs_iomap_begin() */
 443         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 444
 445         old_isize = i_size_read(inode);
 446         if (isize == old_isize)
 447                 goto unlock;
 448
 449         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, op);
 450         if (ret)
 451                 goto unlock;
 452
 453         /*
 454          * If the mount option ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN is set,
 455          * take care of open zones.
 456          */
 457         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN) {
 458                 /*
 459                  * Truncating a zone to EMPTY or FULL is the equivalent of
 460                  * closing the zone. For a truncation to 0, we need to
 461                  * re-open the zone to ensure new writes can be processed.
 462                  * For a truncation to the maximum file size, the zone is
 463                  * closed and writes cannot be accepted anymore, so clear
 464                  * the open flag.
 465                  */
 466                 if (!isize)
 467                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
 468                 else
 469                         zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
 470         }
 471
 472         zonefs_update_stats(inode, isize);
 473         truncate_setsize(inode, isize);
 474         zi->i_wpoffset = isize;
 475
 476 unlock:
 477         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 478         up_write(&zi->i_mmap_sem);
 479
 480         return ret;
 481 }
 482
 483 static int zonefs_inode_setattr(struct dentry *dentry, struct iattr *iattr)
 484 {
 485         struct inode *inode = d_inode(dentry);
 486         int ret;
 487
 488         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 489                 return -EPERM;
 490
 491         ret = setattr_prepare(dentry, iattr);
 492         if (ret)
 493                 return ret;
 494
 495         /*
 496          * Since files and directories cannot be created nor deleted, do not
 497          * allow setting any write attributes on the sub-directories grouping
 498          * files by zone type.
 499          */
 500         if ((iattr->ia_valid & ATTR_MODE) && S_ISDIR(inode->i_mode) &&
 501             (iattr->ia_mode & 0222))
 502                 return -EPERM;
 503
 504         if (((iattr->ia_valid & ATTR_UID) &&
 505              !uid_eq(iattr->ia_uid, inode->i_uid)) ||
 506             ((iattr->ia_valid & ATTR_GID) &&
 507              !gid_eq(iattr->ia_gid, inode->i_gid))) {
 508                 ret = dquot_transfer(inode, iattr);
 509                 if (ret)
 510                         return ret;
 511         }
 512
 513         if (iattr->ia_valid & ATTR_SIZE) {
 514                 ret = zonefs_file_truncate(inode, iattr->ia_size);
 515                 if (ret)
 516                         return ret;
 517         }
 518
 519         setattr_copy(inode, iattr);
 520
 521         return 0;
 522 }
 523
 524 static const struct inode_operations zonefs_file_inode_operations = {
 525         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
 526 };
 527
 528 static int zonefs_file_fsync(struct file *file, loff_t start, loff_t end,
 529                              int datasync)
 530 {
 531         struct inode *inode = file_inode(file);
 532         int ret = 0;
 533
 534         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 535                 return -EPERM;
 536
 537         /*
 538          * Since only direct writes are allowed in sequential files, page cache
 539          * flush is needed only for conventional zone files.
 540          */
 541         if (ZONEFS_I(inode)->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 542                 ret = file_write_and_wait_range(file, start, end);
 543         if (!ret)
 544                 ret = blkdev_issue_flush(inode->i_sb->s_bdev, GFP_KERNEL);
 545
 546         if (ret)
 547                 zonefs_io_error(inode, true);
 548
 549         return ret;
 550 }
 551
 552 static vm_fault_t zonefs_filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
 553 {
 554         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(file_inode(vmf->vma->vm_file));
 555         vm_fault_t ret;
 556
 557         down_read(&zi->i_mmap_sem);
 558         ret = filemap_fault(vmf);
 559         up_read(&zi->i_mmap_sem);
 560
 561         return ret;
 562 }
 563
 564 static vm_fault_t zonefs_filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
 565 {
 566         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
 567         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 568         vm_fault_t ret;
 569
 570         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 571                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 572
 573         /*
 574          * Sanity check: only conventional zone files can have shared
 575          * writeable mappings.
 576          */
 577         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
 578                 return VM_FAULT_NOPAGE;
 579
 580         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
 581         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
 582
 583         /* Serialize against truncates */
 584         down_read(&zi->i_mmap_sem);
 585         ret = iomap_page_mkwrite(vmf, &zonefs_iomap_ops);
 586         up_read(&zi->i_mmap_sem);
 587
 588         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
 589         return ret;
 590 }
 591
 592 static const struct vm_operations_struct zonefs_file_vm_ops = {
 593         .fault          = zonefs_filemap_fault,
 594         .map_pages      = filemap_map_pages,
 595         .page_mkwrite   = zonefs_filemap_page_mkwrite,
 596 };
 597
 598 static int zonefs_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 599 {
 600         /*
 601          * Conventional zones accept random writes, so their files can support
 602          * shared writable mappings. For sequential zone files, only read
 603          * mappings are possible since there are no guarantees for write
 604          * ordering between msync() and page cache writeback.
 605          */
 606         if (ZONEFS_I(file_inode(file))->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
 607             (vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
 608                 return -EINVAL;
 609
 610         file_accessed(file);
 611         vma->vm_ops = &zonefs_file_vm_ops;
 612
 613         return 0;
 614 }
 615
 616 static loff_t zonefs_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 617 {
 618         loff_t isize = i_size_read(file_inode(file));
 619
 620         /*
 621          * Seeks are limited to below the zone size for conventional zones
 622          * and below the zone write pointer for sequential zones. In both
 623          * cases, this limit is the inode size.
 624          */
 625         return generic_file_llseek_size(file, offset, whence, isize, isize);
 626 }
 627
 628 static int zonefs_file_write_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
 629                                         int error, unsigned int flags)
 630 {
 631         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 632         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 633
 634         if (error) {
 635                 zonefs_io_error(inode, true);
 636                 return error;
 637         }
 638
 639         if (size && zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV) {
 640                 /*
 641                  * Note that we may be seeing completions out of order,
 642                  * but that is not a problem since a write completed
 643                  * successfully necessarily means that all preceding writes
 644                  * were also successful. So we can safely increase the inode
 645                  * size to the write end location.
 646                  */
 647                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 648                 if (i_size_read(inode) < iocb->ki_pos + size) {
 649                         zonefs_update_stats(inode, iocb->ki_pos + size);
 650                         zonefs_i_size_write(inode, iocb->ki_pos + size);
 651                 }
 652                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 653         }
 654
 655         return 0;
 656 }
 657
 658 static const struct iomap_dio_ops zonefs_write_dio_ops = {
 659         .end_io                 = zonefs_file_write_dio_end_io,
 660 };
 661
 662 static ssize_t zonefs_file_dio_append(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 663 {
 664         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 665         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 666         struct block_device *bdev = inode->i_sb->s_bdev;
 667         unsigned int max;
 668         struct bio *bio;
 669         ssize_t size;
 670         int nr_pages;
 671         ssize_t ret;
 672
 673         max = queue_max_zone_append_sectors(bdev_get_queue(bdev));
 674         max = ALIGN_DOWN(max << SECTOR_SHIFT, inode->i_sb->s_blocksize);
 675         iov_iter_truncate(from, max);
 676
 677         nr_pages = iov_iter_npages(from, BIO_MAX_PAGES);
 678         if (!nr_pages)
 679                 return 0;
 680
 681         bio = bio_alloc_bioset(GFP_NOFS, nr_pages, &fs_bio_set);
 682         if (!bio)
 683                 return -ENOMEM;
 684
 685         bio_set_dev(bio, bdev);
 686         bio->bi_iter.bi_sector = zi->i_zsector;
 687         bio->bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 688         bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 689         bio->bi_opf = REQ_OP_ZONE_APPEND | REQ_SYNC | REQ_IDLE;
 690         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
 691                 bio->bi_opf |= REQ_FUA;
 692
 693         ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, from);
 694         if (unlikely(ret))
 695                 goto out_release;
 696
 697         size = bio->bi_iter.bi_size;
 698         task_io_account_write(size);
 699
 700         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
 701                 bio_set_polled(bio, iocb);
 702
 703         ret = submit_bio_wait(bio);
 704
 705         zonefs_file_write_dio_end_io(iocb, size, ret, 0);
 706
 707 out_release:
 708         bio_release_pages(bio, false);
 709         bio_put(bio);
 710
 711         if (ret >= 0) {
 712                 iocb->ki_pos += size;
 713                 return size;
 714         }
 715
 716         return ret;
 717 }
 718
 719 /*
 720  * Handle direct writes. For sequential zone files, this is the only possible
 721  * write path. For these files, check that the user is issuing writes
 722  * sequentially from the end of the file. This code assumes that the block layer
 723  * delivers write requests to the device in sequential order. This is always the
 724  * case if a block IO scheduler implementing the ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE
 725  * elevator feature is being used (e.g. mq-deadline). The block layer always
 726  * automatically select such an elevator for zoned block devices during the
 727  * device initialization.
 728  */
 729 static ssize_t zonefs_file_dio_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 730 {
 731         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 732         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 733         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 734         bool sync = is_sync_kiocb(iocb);
 735         bool append = false;
 736         size_t count;
 737         ssize_t ret;
 738
 739         /*
 740          * For async direct IOs to sequential zone files, refuse IOCB_NOWAIT
 741          * as this can cause write reordering (e.g. the first aio gets EAGAIN
 742          * on the inode lock but the second goes through but is now unaligned).
 743          */
 744         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && !sync &&
 745             (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
 746                 return -EOPNOTSUPP;
 747
 748         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 749                 if (!inode_trylock(inode))
 750                         return -EAGAIN;
 751         } else {
 752                 inode_lock(inode);
 753         }
 754
 755         ret = generic_write_checks(iocb, from);
 756         if (ret <= 0)
 757                 goto inode_unlock;
 758
 759         iov_iter_truncate(from, zi->i_max_size - iocb->ki_pos);
 760         count = iov_iter_count(from);
 761
 762         if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
 763                 ret = -EINVAL;
 764                 goto inode_unlock;
 765         }
 766
 767         /* Enforce sequential writes (append only) in sequential zones */
 768         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ) {
 769                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 770                 if (iocb->ki_pos != zi->i_wpoffset) {
 771                         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 772                         ret = -EINVAL;
 773                         goto inode_unlock;
 774                 }
 775                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 776                 append = sync;
 777         }
 778
 779         if (append)
 780                 ret = zonefs_file_dio_append(iocb, from);
 781         else
 782                 ret = iomap_dio_rw(iocb, from, &zonefs_iomap_ops,
 783                                    &zonefs_write_dio_ops, sync);
 784         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
 785             (ret > 0 || ret == -EIOCBQUEUED)) {
 786                 if (ret > 0)
 787                         count = ret;
 788                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 789                 zi->i_wpoffset += count;
 790                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 791         }
 792
 793 inode_unlock:
 794         inode_unlock(inode);
 795
 796         return ret;
 797 }
 798
 799 static ssize_t zonefs_file_buffered_write(struct kiocb *iocb,
 800                                           struct iov_iter *from)
 801 {
 802         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 803         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 804         ssize_t ret;
 805
 806         /*
 807          * Direct IO writes are mandatory for sequential zone files so that the
 808          * write IO issuing order is preserved.
 809          */
 810         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 811                 return -EIO;
 812
 813         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 814                 if (!inode_trylock(inode))
 815                         return -EAGAIN;
 816         } else {
 817                 inode_lock(inode);
 818         }
 819
 820         ret = generic_write_checks(iocb, from);
 821         if (ret <= 0)
 822                 goto inode_unlock;
 823
 824         iov_iter_truncate(from, zi->i_max_size - iocb->ki_pos);
 825
 826         ret = iomap_file_buffered_write(iocb, from, &zonefs_iomap_ops);
 827         if (ret > 0)
 828                 iocb->ki_pos += ret;
 829         else if (ret == -EIO)
 830                 zonefs_io_error(inode, true);
 831
 832 inode_unlock:
 833         inode_unlock(inode);
 834         if (ret > 0)
 835                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
 836
 837         return ret;
 838 }
 839
 840 static ssize_t zonefs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 841 {
 842         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 843
 844         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 845                 return -EPERM;
 846
 847         if (sb_rdonly(inode->i_sb))
 848                 return -EROFS;
 849
 850         /* Write operations beyond the zone size are not allowed */
 851         if (iocb->ki_pos >= ZONEFS_I(inode)->i_max_size)
 852                 return -EFBIG;
 853
 854         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 855                 ssize_t ret = zonefs_file_dio_write(iocb, from);
 856                 if (ret != -ENOTBLK)
 857                         return ret;
 858         }
 859
 860         return zonefs_file_buffered_write(iocb, from);
 861 }
 862
 863 static int zonefs_file_read_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
 864                                        int error, unsigned int flags)
 865 {
 866         if (error) {
 867                 zonefs_io_error(file_inode(iocb->ki_filp), false);
 868                 return error;
 869         }
 870
 871         return 0;
 872 }
 873
 874 static const struct iomap_dio_ops zonefs_read_dio_ops = {
 875         .end_io                 = zonefs_file_read_dio_end_io,
 876 };
 877
 878 static ssize_t zonefs_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
 879 {
 880         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 881         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 882         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 883         loff_t isize;
 884         ssize_t ret;
 885
 886         /* Offline zones cannot be read */
 887         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode) && !(inode->i_mode & 0777)))
 888                 return -EPERM;
 889
 890         if (iocb->ki_pos >= zi->i_max_size)
 891                 return 0;
 892
 893         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 894                 if (!inode_trylock_shared(inode))
 895                         return -EAGAIN;
 896         } else {
 897                 inode_lock_shared(inode);
 898         }
 899
 900         /* Limit read operations to written data */
 901         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 902         isize = i_size_read(inode);
 903         if (iocb->ki_pos >= isize) {
 904                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 905                 ret = 0;
 906                 goto inode_unlock;
 907         }
 908         iov_iter_truncate(to, isize - iocb->ki_pos);
 909         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 910
 911         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 912                 size_t count = iov_iter_count(to);
 913
 914                 if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
 915                         ret = -EINVAL;
 916                         goto inode_unlock;
 917                 }
 918                 file_accessed(iocb->ki_filp);
 919                 ret = iomap_dio_rw(iocb, to, &zonefs_iomap_ops,
 920                                    &zonefs_read_dio_ops, is_sync_kiocb(iocb));
 921         } else {
 922                 ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
 923                 if (ret == -EIO)
 924                         zonefs_io_error(inode, false);
 925         }
 926
 927 inode_unlock:
 928         inode_unlock_shared(inode);
 929
 930         return ret;
 931 }
 932
 933 static inline bool zonefs_file_use_exp_open(struct inode *inode, struct file *file)
 934 {
 935         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 936         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
 937
 938         if (!(sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN))
 939                 return false;
 940
 941         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
 942                 return false;
 943
 944         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
 945                 return false;
 946
 947         return true;
 948 }
 949
 950 static int zonefs_open_zone(struct inode *inode)
 951 {
 952         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 953         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
 954         int ret = 0;
 955
 956         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 957
 958         zi->i_wr_refcnt++;
 959         if (zi->i_wr_refcnt == 1) {
 960
 961                 if (atomic_inc_return(&sbi->s_open_zones) > sbi->s_max_open_zones) {
 962                         atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
 963                         ret = -EBUSY;
 964                         goto unlock;
 965                 }
 966
 967                 if (i_size_read(inode) < zi->i_max_size) {
 968                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
 969                         if (ret) {
 970                                 zi->i_wr_refcnt--;
 971                                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
 972                                 goto unlock;
 973                         }
 974                         zi->i_flags |= ZONEFS_ZONE_OPEN;
 975                 }
 976         }
 977
 978 unlock:
 979         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 980
 981         return ret;
 982 }
 983
 984 static int zonefs_file_open(struct inode *inode, struct file *file)
 985 {
 986         int ret;
 987
 988         ret = generic_file_open(inode, file);
 989         if (ret)
 990                 return ret;
 991
 992         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
 993                 return zonefs_open_zone(inode);
 994
 995         return 0;
 996 }
 997
 998 static void zonefs_close_zone(struct inode *inode)
 999 {
1000         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1001         int ret = 0;
1002
1003         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
1004         zi->i_wr_refcnt--;
1005         if (!zi->i_wr_refcnt) {
1006                 struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1007                 struct super_block *sb = inode->i_sb;
1008
1009                 /*
1010                  * If the file zone is full, it is not open anymore and we only
1011                  * need to decrement the open count.
1012                  */
1013                 if (!(zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN))
1014                         goto dec;
1015
1016                 ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_CLOSE);
1017                 if (ret) {
1018                         __zonefs_io_error(inode, false);
1019                         /*
1020                          * Leaving zones explicitly open may lead to a state
1021                          * where most zones cannot be written (zone resources
1022                          * exhausted). So take preventive action by remounting
1023                          * read-only.
1024                          */
1025                         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN &&
1026                             !(sb->s_flags & SB_RDONLY)) {
1027                                 zonefs_warn(sb, "closing zone failed, remounting filesystem read-only\n");
1028                                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
1029                         }
1030                 }
1031                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
1032 dec:
1033                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1034         }
1035         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
1036 }
1037
1038 static int zonefs_file_release(struct inode *inode, struct file *file)
1039 {
1040         /*
1041          * If we explicitly open a zone we must close it again as well, but the
1042          * zone management operation can fail (either due to an IO error or as
1043          * the zone has gone offline or read-only). Make sure we don't fail the
1044          * close(2) for user-space.
1045          */
1046         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
1047                 zonefs_close_zone(inode);
1048
1049         return 0;
1050 }
1051
1052 static const struct file_operations zonefs_file_operations = {
1053         .open           = zonefs_file_open,
1054         .release        = zonefs_file_release,
1055         .fsync          = zonefs_file_fsync,
1056         .mmap           = zonefs_file_mmap,
1057         .llseek         = zonefs_file_llseek,
1058         .read_iter      = zonefs_file_read_iter,
1059         .write_iter     = zonefs_file_write_iter,
1060         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1061         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1062         .iopoll         = iomap_dio_iopoll,
1063 };
1064
1065 static struct kmem_cache *zonefs_inode_cachep;
1066
1067 static struct inode *zonefs_alloc_inode(struct super_block *sb)
1068 {
1069         struct zonefs_inode_info *zi;
1070
1071         zi = kmem_cache_alloc(zonefs_inode_cachep, GFP_KERNEL);
1072         if (!zi)
1073                 return NULL;
1074
1075         inode_init_once(&zi->i_vnode);
1076         mutex_init(&zi->i_truncate_mutex);
1077         init_rwsem(&zi->i_mmap_sem);
1078         zi->i_wr_refcnt = 0;
1079
1080         return &zi->i_vnode;
1081 }
1082
1083 static void zonefs_free_inode(struct inode *inode)
1084 {
1085         kmem_cache_free(zonefs_inode_cachep, ZONEFS_I(inode));
1086 }
1087
1088 /*
1089  * File system stat.
1090  */
1091 static int zonefs_statfs(struct dentry *dentry, struct kstatfs *buf)
1092 {
1093         struct super_block *sb = dentry->d_sb;
1094         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1095         enum zonefs_ztype t;
1096         u64 fsid;
1097
1098         buf->f_type = ZONEFS_MAGIC;
1099         buf->f_bsize = sb->s_blocksize;
1100         buf->f_namelen = ZONEFS_NAME_MAX;
1101
1102         spin_lock(&sbi->s_lock);
1103
1104         buf->f_blocks = sbi->s_blocks;
1105         if (WARN_ON(sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks))
1106                 buf->f_bfree = 0;
1107         else
1108                 buf->f_bfree = buf->f_blocks - sbi->s_used_blocks;
1109         buf->f_bavail = buf->f_bfree;
1110
1111         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1112                 if (sbi->s_nr_files[t])
1113                         buf->f_files += sbi->s_nr_files[t] + 1;
1114         }
1115         buf->f_ffree = 0;
1116
1117         spin_unlock(&sbi->s_lock);
1118
1119         fsid = le64_to_cpup((void *)sbi->s_uuid.b) ^
1120                 le64_to_cpup((void *)sbi->s_uuid.b + sizeof(u64));
1121         buf->f_fsid = u64_to_fsid(fsid);
1122
1123         return 0;
1124 }
1125
1126 enum {
1127         Opt_errors_ro, Opt_errors_zro, Opt_errors_zol, Opt_errors_repair,
1128         Opt_explicit_open, Opt_err,
1129 };
1130
1131 static const match_table_t tokens = {
1132         { Opt_errors_ro,        "errors=remount-ro"},
1133         { Opt_errors_zro,       "errors=zone-ro"},
1134         { Opt_errors_zol,       "errors=zone-offline"},
1135         { Opt_errors_repair,    "errors=repair"},
1136         { Opt_explicit_open,    "explicit-open" },
1137         { Opt_err,              NULL}
1138 };
1139
1140 static int zonefs_parse_options(struct super_block *sb, char *options)
1141 {
1142         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1143         substring_t args[MAX_OPT_ARGS];
1144         char *p;
1145
1146         if (!options)
1147                 return 0;
1148
1149         while ((p = strsep(&options, ",")) != NULL) {
1150                 int token;
1151
1152                 if (!*p)
1153                         continue;
1154
1155                 token = match_token(p, tokens, args);
1156                 switch (token) {
1157                 case Opt_errors_ro:
1158                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1159                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1160                         break;
1161                 case Opt_errors_zro:
1162                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1163                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO;
1164                         break;
1165                 case Opt_errors_zol:
1166                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1167                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL;
1168                         break;
1169                 case Opt_errors_repair:
1170                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1171                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR;
1172                         break;
1173                 case Opt_explicit_open:
1174                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1175                         break;
1176                 default:
1177                         return -EINVAL;
1178                 }
1179         }
1180
1181         return 0;
1182 }
1183
1184 static int zonefs_show_options(struct seq_file *seq, struct dentry *root)
1185 {
1186         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(root->d_sb);
1187
1188         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO)
1189                 seq_puts(seq, ",errors=remount-ro");
1190         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO)
1191                 seq_puts(seq, ",errors=zone-ro");
1192         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL)
1193                 seq_puts(seq, ",errors=zone-offline");
1194         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR)
1195                 seq_puts(seq, ",errors=repair");
1196
1197         return 0;
1198 }
1199
1200 static int zonefs_remount(struct super_block *sb, int *flags, char *data)
1201 {
1202         sync_filesystem(sb);
1203
1204         return zonefs_parse_options(sb, data);
1205 }
1206
1207 static const struct super_operations zonefs_sops = {
1208         .alloc_inode    = zonefs_alloc_inode,
1209         .free_inode     = zonefs_free_inode,
1210         .statfs         = zonefs_statfs,
1211         .remount_fs     = zonefs_remount,
1212         .show_options   = zonefs_show_options,
1213 };
1214
1215 static const struct inode_operations zonefs_dir_inode_operations = {
1216         .lookup         = simple_lookup,
1217         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
1218 };
1219
1220 static void zonefs_init_dir_inode(struct inode *parent, struct inode *inode,
1221                                   enum zonefs_ztype type)
1222 {
1223         struct super_block *sb = parent->i_sb;
1224
1225         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk) + type + 1;
1226         inode_init_owner(inode, parent, S_IFDIR | 0555);
1227         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1228         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1229         set_nlink(inode, 2);
1230         inc_nlink(parent);
1231 }
1232
1233 static void zonefs_init_file_inode(struct inode *inode, struct blk_zone *zone,
1234                                    enum zonefs_ztype type)
1235 {
1236         struct super_block *sb = inode->i_sb;
1237         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1238         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1239
1240         inode->i_ino = zone->start >> sbi->s_zone_sectors_shift;
1241         inode->i_mode = S_IFREG | sbi->s_perm;
1242
1243         zi->i_ztype = type;
1244         zi->i_zsector = zone->start;
1245         zi->i_zone_size = zone->len << SECTOR_SHIFT;
1246
1247         zi->i_max_size = min_t(loff_t, MAX_LFS_FILESIZE,
1248                                zone->capacity << SECTOR_SHIFT);
1249         zi->i_wpoffset = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, true);
1250
1251         inode->i_uid = sbi->s_uid;
1252         inode->i_gid = sbi->s_gid;
1253         inode->i_size = zi->i_wpoffset;
1254         inode->i_blocks = zi->i_max_size >> SECTOR_SHIFT;
1255
1256         inode->i_op = &zonefs_file_inode_operations;
1257         inode->i_fop = &zonefs_file_operations;
1258         inode->i_mapping->a_ops = &zonefs_file_aops;
1259
1260         sb->s_maxbytes = max(zi->i_max_size, sb->s_maxbytes);
1261         sbi->s_blocks += zi->i_max_size >> sb->s_blocksize_bits;
1262         sbi->s_used_blocks += zi->i_wpoffset >> sb->s_blocksize_bits;
1263 }
1264
1265 static struct dentry *zonefs_create_inode(struct dentry *parent,
1266                                         const char *name, struct blk_zone *zone,
1267                                         enum zonefs_ztype type)
1268 {
1269         struct inode *dir = d_inode(parent);
1270         struct dentry *dentry;
1271         struct inode *inode;
1272
1273         dentry = d_alloc_name(parent, name);
1274         if (!dentry)
1275                 return NULL;
1276
1277         inode = new_inode(parent->d_sb);
1278         if (!inode)
1279                 goto dput;
1280
1281         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = dir->i_ctime;
1282         if (zone)
1283                 zonefs_init_file_inode(inode, zone, type);
1284         else
1285                 zonefs_init_dir_inode(dir, inode, type);
1286         d_add(dentry, inode);
1287         dir->i_size++;
1288
1289         return dentry;
1290
1291 dput:
1292         dput(dentry);
1293
1294         return NULL;
1295 }
1296
1297 struct zonefs_zone_data {
1298         struct super_block      *sb;
1299         unsigned int            nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_MAX];
1300         struct blk_zone         *zones;
1301 };
1302
1303 /*
1304  * Create a zone group and populate it with zone files.
1305  */
1306 static int zonefs_create_zgroup(struct zonefs_zone_data *zd,
1307                                 enum zonefs_ztype type)
1308 {
1309         struct super_block *sb = zd->sb;
1310         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1311         struct blk_zone *zone, *next, *end;
1312         const char *zgroup_name;
1313         char *file_name;
1314         struct dentry *dir;
1315         unsigned int n = 0;
1316         int ret;
1317
1318         /* If the group is empty, there is nothing to do */
1319         if (!zd->nr_zones[type])
1320                 return 0;
1321
1322         file_name = kmalloc(ZONEFS_NAME_MAX, GFP_KERNEL);
1323         if (!file_name)
1324                 return -ENOMEM;
1325
1326         if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
1327                 zgroup_name = "cnv";
1328         else
1329                 zgroup_name = "seq";
1330
1331         dir = zonefs_create_inode(sb->s_root, zgroup_name, NULL, type);
1332         if (!dir) {
1333                 ret = -ENOMEM;
1334                 goto free;
1335         }
1336
1337         /*
1338          * The first zone contains the super block: skip it.
1339          */
1340         end = zd->zones + blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1341         for (zone = &zd->zones[1]; zone < end; zone = next) {
1342
1343                 next = zone + 1;
1344                 if (zonefs_zone_type(zone) != type)
1345                         continue;
1346
1347                 /*
1348                  * For conventional zones, contiguous zones can be aggregated
1349                  * together to form larger files. Note that this overwrites the
1350                  * length of the first zone of the set of contiguous zones
1351                  * aggregated together. If one offline or read-only zone is
1352                  * found, assume that all zones aggregated have the same
1353                  * condition.
1354                  */
1355                 if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV &&
1356                     (sbi->s_features & ZONEFS_F_AGGRCNV)) {
1357                         for (; next < end; next++) {
1358                                 if (zonefs_zone_type(next) != type)
1359                                         break;
1360                                 zone->len += next->len;
1361                                 zone->capacity += next->capacity;
1362                                 if (next->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY &&
1363                                     zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1364                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
1365                                 else if (next->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1366                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
1367                         }
1368                         if (zone->capacity != zone->len) {
1369                                 zonefs_err(sb, "Invalid conventional zone capacity\n");
1370                                 ret = -EINVAL;
1371                                 goto free;
1372                         }
1373                 }
1374
1375                 /*
1376                  * Use the file number within its group as file name.
1377                  */
1378                 snprintf(file_name, ZONEFS_NAME_MAX - 1, "%u", n);
1379                 if (!zonefs_create_inode(dir, file_name, zone, type)) {
1380                         ret = -ENOMEM;
1381                         goto free;
1382                 }
1383
1384                 n++;
1385         }
1386
1387         zonefs_info(sb, "Zone group \"%s\" has %u file%s\n",
1388                     zgroup_name, n, n > 1 ? "s" : "");
1389
1390         sbi->s_nr_files[type] = n;
1391         ret = 0;
1392
1393 free:
1394         kfree(file_name);
1395
1396         return ret;
1397 }
1398
1399 static int zonefs_get_zone_info_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
1400                                    void *data)
1401 {
1402         struct zonefs_zone_data *zd = data;
1403
1404         /*
1405          * Count the number of usable zones: the first zone at index 0 contains
1406          * the super block and is ignored.
1407          */
1408         switch (zone->type) {
1409         case BLK_ZONE_TYPE_CONVENTIONAL:
1410                 zone->wp = zone->start + zone->len;
1411                 if (idx)
1412                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_CNV]++;
1413                 break;
1414         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ:
1415         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_PREF:
1416                 if (idx)
1417                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_SEQ]++;
1418                 break;
1419         default:
1420                 zonefs_err(zd->sb, "Unsupported zone type 0x%x\n",
1421                            zone->type);
1422                 return -EIO;
1423         }
1424
1425         memcpy(&zd->zones[idx], zone, sizeof(struct blk_zone));
1426
1427         return 0;
1428 }
1429
1430 static int zonefs_get_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1431 {
1432         struct block_device *bdev = zd->sb->s_bdev;
1433         int ret;
1434
1435         zd->zones = kvcalloc(blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk),
1436                              sizeof(struct blk_zone), GFP_KERNEL);
1437         if (!zd->zones)
1438                 return -ENOMEM;
1439
1440         /* Get zones information from the device */
1441         ret = blkdev_report_zones(bdev, 0, BLK_ALL_ZONES,
1442                                   zonefs_get_zone_info_cb, zd);
1443         if (ret < 0) {
1444                 zonefs_err(zd->sb, "Zone report failed %d\n", ret);
1445                 return ret;
1446         }
1447
1448         if (ret != blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk)) {
1449                 zonefs_err(zd->sb, "Invalid zone report (%d/%u zones)\n",
1450                            ret, blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk));
1451                 return -EIO;
1452         }
1453
1454         return 0;
1455 }
1456
1457 static inline void zonefs_cleanup_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1458 {
1459         kvfree(zd->zones);
1460 }
1461
1462 /*
1463  * Read super block information from the device.
1464  */
1465 static int zonefs_read_super(struct super_block *sb)
1466 {
1467         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1468         struct zonefs_super *super;
1469         u32 crc, stored_crc;
1470         struct page *page;
1471         struct bio_vec bio_vec;
1472         struct bio bio;
1473         int ret;
1474
1475         page = alloc_page(GFP_KERNEL);
1476         if (!page)
1477                 return -ENOMEM;
1478
1479         bio_init(&bio, &bio_vec, 1);
1480         bio.bi_iter.bi_sector = 0;
1481         bio.bi_opf = REQ_OP_READ;
1482         bio_set_dev(&bio, sb->s_bdev);
1483         bio_add_page(&bio, page, PAGE_SIZE, 0);
1484
1485         ret = submit_bio_wait(&bio);
1486         if (ret)
1487                 goto free_page;
1488
1489         super = kmap(page);
1490
1491         ret = -EINVAL;
1492         if (le32_to_cpu(super->s_magic) != ZONEFS_MAGIC)
1493                 goto unmap;
1494
1495         stored_crc = le32_to_cpu(super->s_crc);
1496         super->s_crc = 0;
1497         crc = crc32(~0U, (unsigned char *)super, sizeof(struct zonefs_super));
1498         if (crc != stored_crc) {
1499                 zonefs_err(sb, "Invalid checksum (Expected 0x%08x, got 0x%08x)",
1500                            crc, stored_crc);
1501                 goto unmap;
1502         }
1503
1504         sbi->s_features = le64_to_cpu(super->s_features);
1505         if (sbi->s_features & ~ZONEFS_F_DEFINED_FEATURES) {
1506                 zonefs_err(sb, "Unknown features set 0x%llx\n",
1507                            sbi->s_features);
1508                 goto unmap;
1509         }
1510
1511         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_UID) {
1512                 sbi->s_uid = make_kuid(current_user_ns(),
1513                                        le32_to_cpu(super->s_uid));
1514                 if (!uid_valid(sbi->s_uid)) {
1515                         zonefs_err(sb, "Invalid UID feature\n");
1516                         goto unmap;
1517                 }
1518         }
1519
1520         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_GID) {
1521                 sbi->s_gid = make_kgid(current_user_ns(),
1522                                        le32_to_cpu(super->s_gid));
1523                 if (!gid_valid(sbi->s_gid)) {
1524                         zonefs_err(sb, "Invalid GID feature\n");
1525                         goto unmap;
1526                 }
1527         }
1528
1529         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_PERM)
1530                 sbi->s_perm = le32_to_cpu(super->s_perm);
1531
1532         if (memchr_inv(super->s_reserved, 0, sizeof(super->s_reserved))) {
1533                 zonefs_err(sb, "Reserved area is being used\n");
1534                 goto unmap;
1535         }
1536
1537         import_uuid(&sbi->s_uuid, super->s_uuid);
1538         ret = 0;
1539
1540 unmap:
1541         kunmap(page);
1542 free_page:
1543         __free_page(page);
1544
1545         return ret;
1546 }
1547
1548 /*
1549  * Check that the device is zoned. If it is, get the list of zones and create
1550  * sub-directories and files according to the device zone configuration and
1551  * format options.
1552  */
1553 static int zonefs_fill_super(struct super_block *sb, void *data, int silent)
1554 {
1555         struct zonefs_zone_data zd;
1556         struct zonefs_sb_info *sbi;
1557         struct inode *inode;
1558         enum zonefs_ztype t;
1559         int ret;
1560
1561         if (!bdev_is_zoned(sb->s_bdev)) {
1562                 zonefs_err(sb, "Not a zoned block device\n");
1563                 return -EINVAL;
1564         }
1565
1566         /*
1567          * Initialize super block information: the maximum file size is updated
1568          * when the zone files are created so that the format option
1569          * ZONEFS_F_AGGRCNV which increases the maximum file size of a file
1570          * beyond the zone size is taken into account.
1571          */
1572         sbi = kzalloc(sizeof(*sbi), GFP_KERNEL);
1573         if (!sbi)
1574                 return -ENOMEM;
1575
1576         spin_lock_init(&sbi->s_lock);
1577         sb->s_fs_info = sbi;
1578         sb->s_magic = ZONEFS_MAGIC;
1579         sb->s_maxbytes = 0;
1580         sb->s_op = &zonefs_sops;
1581         sb->s_time_gran = 1;
1582
1583         /*
1584          * The block size is set to the device physical sector size to ensure
1585          * that write operations on 512e devices (512B logical block and 4KB
1586          * physical block) are always aligned to the device physical blocks,
1587          * as mandated by the ZBC/ZAC specifications.
1588          */
1589         sb_set_blocksize(sb, bdev_physical_block_size(sb->s_bdev));
1590         sbi->s_zone_sectors_shift = ilog2(bdev_zone_sectors(sb->s_bdev));
1591         sbi->s_uid = GLOBAL_ROOT_UID;
1592         sbi->s_gid = GLOBAL_ROOT_GID;
1593         sbi->s_perm = 0640;
1594         sbi->s_mount_opts = ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1595         sbi->s_max_open_zones = bdev_max_open_zones(sb->s_bdev);
1596         atomic_set(&sbi->s_open_zones, 0);
1597         if (!sbi->s_max_open_zones &&
1598             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) {
1599                 zonefs_info(sb, "No open zones limit. Ignoring explicit_open mount option\n");
1600                 sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1601         }
1602
1603         ret = zonefs_read_super(sb);
1604         if (ret)
1605                 return ret;
1606
1607         ret = zonefs_parse_options(sb, data);
1608         if (ret)
1609                 return ret;
1610
1611         memset(&zd, 0, sizeof(struct zonefs_zone_data));
1612         zd.sb = sb;
1613         ret = zonefs_get_zone_info(&zd);
1614         if (ret)
1615                 goto cleanup;
1616
1617         zonefs_info(sb, "Mounting %u zones",
1618                     blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk));
1619
1620         /* Create root directory inode */
1621         ret = -ENOMEM;
1622         inode = new_inode(sb);
1623         if (!inode)
1624                 goto cleanup;
1625
1626         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1627         inode->i_mode = S_IFDIR | 0555;
1628         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = current_time(inode);
1629         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1630         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1631         set_nlink(inode, 2);
1632
1633         sb->s_root = d_make_root(inode);
1634         if (!sb->s_root)
1635                 goto cleanup;
1636
1637         /* Create and populate files in zone groups directories */
1638         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1639                 ret = zonefs_create_zgroup(&zd, t);
1640                 if (ret)
1641                         break;
1642         }
1643
1644 cleanup:
1645         zonefs_cleanup_zone_info(&zd);
1646
1647         return ret;
1648 }
1649
1650 static struct dentry *zonefs_mount(struct file_system_type *fs_type,
1651                                    int flags, const char *dev_name, void *data)
1652 {
1653         return mount_bdev(fs_type, flags, dev_name, data, zonefs_fill_super);
1654 }
1655
1656 static void zonefs_kill_super(struct super_block *sb)
1657 {
1658         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1659
1660         if (sb->s_root)
1661                 d_genocide(sb->s_root);
1662         kill_block_super(sb);
1663         kfree(sbi);
1664 }
1665
1666 /*
1667  * File system definition and registration.
1668  */
1669 static struct file_system_type zonefs_type = {
1670         .owner          = THIS_MODULE,
1671         .name           = "zonefs",
1672         .mount          = zonefs_mount,
1673         .kill_sb        = zonefs_kill_super,
1674         .fs_flags       = FS_REQUIRES_DEV,
1675 };
1676
1677 static int __init zonefs_init_inodecache(void)
1678 {
1679         zonefs_inode_cachep = kmem_cache_create("zonefs_inode_cache",
1680                         sizeof(struct zonefs_inode_info), 0,
1681                         (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_MEM_SPREAD | SLAB_ACCOUNT),
1682                         NULL);
1683         if (zonefs_inode_cachep == NULL)
1684                 return -ENOMEM;
1685         return 0;
1686 }
1687
1688 static void zonefs_destroy_inodecache(void)
1689 {
1690         /*
1691          * Make sure all delayed rcu free inodes are flushed before we
1692          * destroy the inode cache.
1693          */
1694         rcu_barrier();
1695         kmem_cache_destroy(zonefs_inode_cachep);
1696 }
1697
1698 static int __init zonefs_init(void)
1699 {
1700         int ret;
1701
1702         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct zonefs_super) != ZONEFS_SUPER_SIZE);
1703
1704         ret = zonefs_init_inodecache();
1705         if (ret)
1706                 return ret;
1707
1708         ret = register_filesystem(&zonefs_type);
1709         if (ret) {
1710                 zonefs_destroy_inodecache();
1711                 return ret;
1712         }
1713
1714         return 0;
1715 }
1716
1717 static void __exit zonefs_exit(void)
1718 {
1719         zonefs_destroy_inodecache();
1720         unregister_filesystem(&zonefs_type);
1721 }
1722
1723 MODULE_AUTHOR("Damien Le Moal");
1724 MODULE_DESCRIPTION("Zone file system for zoned block devices");
1725 MODULE_LICENSE("GPL");
1726 module_init(zonefs_init);
1727 module_exit(zonefs_exit);