drivers/block/virtio_blk.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 //#define DEBUG
   3 #include <linux/spinlock.h>
   4 #include <linux/slab.h>
   5 #include <linux/blkdev.h>
   6 #include <linux/hdreg.h>
   7 #include <linux/module.h>
   8 #include <linux/mutex.h>
   9 #include <linux/interrupt.h>
  10 #include <linux/virtio.h>
  11 #include <linux/virtio_blk.h>
  12 #include <linux/scatterlist.h>
  13 #include <linux/string_helpers.h>
  14 #include <linux/idr.h>
  15 #include <linux/blk-mq.h>
  16 #include <linux/blk-mq-virtio.h>
  17 #include <linux/numa.h>
  18 #include <uapi/linux/virtio_ring.h>
  19
  20 #define PART_BITS 4
  21 #define VQ_NAME_LEN 16
  22 #define MAX_DISCARD_SEGMENTS 256u
  23
  24 static int major;
  25 static DEFINE_IDA(vd_index_ida);
  26
  27 static struct workqueue_struct *virtblk_wq;
  28
  29 struct virtio_blk_vq {
  30         struct virtqueue *vq;
  31         spinlock_t lock;
  32         char name[VQ_NAME_LEN];
  33 } ____cacheline_aligned_in_smp;
  34
  35 struct virtio_blk {
  36         /*
  37          * This mutex must be held by anything that may run after
  38          * virtblk_remove() sets vblk->vdev to NULL.
  39          *
  40          * blk-mq, virtqueue processing, and sysfs attribute code paths are
  41          * shut down before vblk->vdev is set to NULL and therefore do not need
  42          * to hold this mutex.
  43          */
  44         struct mutex vdev_mutex;
  45         struct virtio_device *vdev;
  46
  47         /* The disk structure for the kernel. */
  48         struct gendisk *disk;
  49
  50         /* Block layer tags. */
  51         struct blk_mq_tag_set tag_set;
  52
  53         /* Process context for config space updates */
  54         struct work_struct config_work;
  55
  56         /*
  57          * Tracks references from block_device_operations open/release and
  58          * virtio_driver probe/remove so this object can be freed once no
  59          * longer in use.
  60          */
  61         refcount_t refs;
  62
  63         /* What host tells us, plus 2 for header & tailer. */
  64         unsigned int sg_elems;
  65
  66         /* Ida index - used to track minor number allocations. */
  67         int index;
  68
  69         /* num of vqs */
  70         int num_vqs;
  71         struct virtio_blk_vq *vqs;
  72 };
  73
  74 struct virtblk_req {
  75         struct virtio_blk_outhdr out_hdr;
  76         u8 status;
  77         struct scatterlist sg[];
  78 };
  79
  80 static inline blk_status_t virtblk_result(struct virtblk_req *vbr)
  81 {
  82         switch (vbr->status) {
  83         case VIRTIO_BLK_S_OK:
  84                 return BLK_STS_OK;
  85         case VIRTIO_BLK_S_UNSUPP:
  86                 return BLK_STS_NOTSUPP;
  87         default:
  88                 return BLK_STS_IOERR;
  89         }
  90 }
  91
  92 static int virtblk_add_req(struct virtqueue *vq, struct virtblk_req *vbr,
  93                 struct scatterlist *data_sg, bool have_data)
  94 {
  95         struct scatterlist hdr, status, *sgs[3];
  96         unsigned int num_out = 0, num_in = 0;
  97
  98         sg_init_one(&hdr, &vbr->out_hdr, sizeof(vbr->out_hdr));
  99         sgs[num_out++] = &hdr;
 100
 101         if (have_data) {
 102                 if (vbr->out_hdr.type & cpu_to_virtio32(vq->vdev, VIRTIO_BLK_T_OUT))
 103                         sgs[num_out++] = data_sg;
 104                 else
 105                         sgs[num_out + num_in++] = data_sg;
 106         }
 107
 108         sg_init_one(&status, &vbr->status, sizeof(vbr->status));
 109         sgs[num_out + num_in++] = &status;
 110
 111         return virtqueue_add_sgs(vq, sgs, num_out, num_in, vbr, GFP_ATOMIC);
 112 }
 113
 114 static int virtblk_setup_discard_write_zeroes(struct request *req, bool unmap)
 115 {
 116         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
 117         unsigned short n = 0;
 118         struct virtio_blk_discard_write_zeroes *range;
 119         struct bio *bio;
 120         u32 flags = 0;
 121
 122         if (unmap)
 123                 flags |= VIRTIO_BLK_WRITE_ZEROES_FLAG_UNMAP;
 124
 125         range = kmalloc_array(segments, sizeof(*range), GFP_ATOMIC);
 126         if (!range)
 127                 return -ENOMEM;
 128
 129         /*
 130          * Single max discard segment means multi-range discard isn't
 131          * supported, and block layer only runs contiguity merge like
 132          * normal RW request. So we can't reply on bio for retrieving
 133          * each range info.
 134          */
 135         if (queue_max_discard_segments(req->q) == 1) {
 136                 range[0].flags = cpu_to_le32(flags);
 137                 range[0].num_sectors = cpu_to_le32(blk_rq_sectors(req));
 138                 range[0].sector = cpu_to_le64(blk_rq_pos(req));
 139                 n = 1;
 140         } else {
 141                 __rq_for_each_bio(bio, req) {
 142                         u64 sector = bio->bi_iter.bi_sector;
 143                         u32 num_sectors = bio->bi_iter.bi_size >> SECTOR_SHIFT;
 144
 145                         range[n].flags = cpu_to_le32(flags);
 146                         range[n].num_sectors = cpu_to_le32(num_sectors);
 147                         range[n].sector = cpu_to_le64(sector);
 148                         n++;
 149                 }
 150         }
 151
 152         WARN_ON_ONCE(n != segments);
 153
 154         req->special_vec.bv_page = virt_to_page(range);
 155         req->special_vec.bv_offset = offset_in_page(range);
 156         req->special_vec.bv_len = sizeof(*range) * segments;
 157         req->rq_flags |= RQF_SPECIAL_PAYLOAD;
 158
 159         return 0;
 160 }
 161
 162 static inline void virtblk_request_done(struct request *req)
 163 {
 164         struct virtblk_req *vbr = blk_mq_rq_to_pdu(req);
 165
 166         if (req->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD) {
 167                 kfree(page_address(req->special_vec.bv_page) +
 168                       req->special_vec.bv_offset);
 169         }
 170
 171         blk_mq_end_request(req, virtblk_result(vbr));
 172 }
 173
 174 static void virtblk_done(struct virtqueue *vq)
 175 {
 176         struct virtio_blk *vblk = vq->vdev->priv;
 177         bool req_done = false;
 178         int qid = vq->index;
 179         struct virtblk_req *vbr;
 180         unsigned long flags;
 181         unsigned int len;
 182
 183         spin_lock_irqsave(&vblk->vqs[qid].lock, flags);
 184         do {
 185                 virtqueue_disable_cb(vq);
 186                 while ((vbr = virtqueue_get_buf(vblk->vqs[qid].vq, &len)) != NULL) {
 187                         struct request *req = blk_mq_rq_from_pdu(vbr);
 188
 189                         if (likely(!blk_should_fake_timeout(req->q)))
 190                                 blk_mq_complete_request(req);
 191                         req_done = true;
 192                 }
 193                 if (unlikely(virtqueue_is_broken(vq)))
 194                         break;
 195         } while (!virtqueue_enable_cb(vq));
 196
 197         /* In case queue is stopped waiting for more buffers. */
 198         if (req_done)
 199                 blk_mq_start_stopped_hw_queues(vblk->disk->queue, true);
 200         spin_unlock_irqrestore(&vblk->vqs[qid].lock, flags);
 201 }
 202
 203 static void virtio_commit_rqs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 204 {
 205         struct virtio_blk *vblk = hctx->queue->queuedata;
 206         struct virtio_blk_vq *vq = &vblk->vqs[hctx->queue_num];
 207         bool kick;
 208
 209         spin_lock_irq(&vq->lock);
 210         kick = virtqueue_kick_prepare(vq->vq);
 211         spin_unlock_irq(&vq->lock);
 212
 213         if (kick)
 214                 virtqueue_notify(vq->vq);
 215 }
 216
 217 static blk_status_t virtio_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 218                            const struct blk_mq_queue_data *bd)
 219 {
 220         struct virtio_blk *vblk = hctx->queue->queuedata;
 221         struct request *req = bd->rq;
 222         struct virtblk_req *vbr = blk_mq_rq_to_pdu(req);
 223         unsigned long flags;
 224         unsigned int num;
 225         int qid = hctx->queue_num;
 226         int err;
 227         bool notify = false;
 228         bool unmap = false;
 229         u32 type;
 230
 231         BUG_ON(req->nr_phys_segments + 2 > vblk->sg_elems);
 232
 233         switch (req_op(req)) {
 234         case REQ_OP_READ:
 235         case REQ_OP_WRITE:
 236                 type = 0;
 237                 break;
 238         case REQ_OP_FLUSH:
 239                 type = VIRTIO_BLK_T_FLUSH;
 240                 break;
 241         case REQ_OP_DISCARD:
 242                 type = VIRTIO_BLK_T_DISCARD;
 243                 break;
 244         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 245                 type = VIRTIO_BLK_T_WRITE_ZEROES;
 246                 unmap = !(req->cmd_flags & REQ_NOUNMAP);
 247                 break;
 248         case REQ_OP_DRV_IN:
 249                 type = VIRTIO_BLK_T_GET_ID;
 250                 break;
 251         default:
 252                 WARN_ON_ONCE(1);
 253                 return BLK_STS_IOERR;
 254         }
 255
 256         vbr->out_hdr.type = cpu_to_virtio32(vblk->vdev, type);
 257         vbr->out_hdr.sector = type ?
 258                 0 : cpu_to_virtio64(vblk->vdev, blk_rq_pos(req));
 259         vbr->out_hdr.ioprio = cpu_to_virtio32(vblk->vdev, req_get_ioprio(req));
 260
 261         blk_mq_start_request(req);
 262
 263         if (type == VIRTIO_BLK_T_DISCARD || type == VIRTIO_BLK_T_WRITE_ZEROES) {
 264                 err = virtblk_setup_discard_write_zeroes(req, unmap);
 265                 if (err)
 266                         return BLK_STS_RESOURCE;
 267         }
 268
 269         num = blk_rq_map_sg(hctx->queue, req, vbr->sg);
 270         if (num) {
 271                 if (rq_data_dir(req) == WRITE)
 272                         vbr->out_hdr.type |= cpu_to_virtio32(vblk->vdev, VIRTIO_BLK_T_OUT);
 273                 else
 274                         vbr->out_hdr.type |= cpu_to_virtio32(vblk->vdev, VIRTIO_BLK_T_IN);
 275         }
 276
 277         spin_lock_irqsave(&vblk->vqs[qid].lock, flags);
 278         err = virtblk_add_req(vblk->vqs[qid].vq, vbr, vbr->sg, num);
 279         if (err) {
 280                 virtqueue_kick(vblk->vqs[qid].vq);
 281                 /* Don't stop the queue if -ENOMEM: we may have failed to
 282                  * bounce the buffer due to global resource outage.
 283                  */
 284                 if (err == -ENOSPC)
 285                         blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 286                 spin_unlock_irqrestore(&vblk->vqs[qid].lock, flags);
 287                 switch (err) {
 288                 case -ENOSPC:
 289                         return BLK_STS_DEV_RESOURCE;
 290                 case -ENOMEM:
 291                         return BLK_STS_RESOURCE;
 292                 default:
 293                         return BLK_STS_IOERR;
 294                 }
 295         }
 296
 297         if (bd->last && virtqueue_kick_prepare(vblk->vqs[qid].vq))
 298                 notify = true;
 299         spin_unlock_irqrestore(&vblk->vqs[qid].lock, flags);
 300
 301         if (notify)
 302                 virtqueue_notify(vblk->vqs[qid].vq);
 303         return BLK_STS_OK;
 304 }
 305
 306 /* return id (s/n) string for *disk to *id_str
 307  */
 308 static int virtblk_get_id(struct gendisk *disk, char *id_str)
 309 {
 310         struct virtio_blk *vblk = disk->private_data;
 311         struct request_queue *q = vblk->disk->queue;
 312         struct request *req;
 313         int err;
 314
 315         req = blk_get_request(q, REQ_OP_DRV_IN, 0);
 316         if (IS_ERR(req))
 317                 return PTR_ERR(req);
 318
 319         err = blk_rq_map_kern(q, req, id_str, VIRTIO_BLK_ID_BYTES, GFP_KERNEL);
 320         if (err)
 321                 goto out;
 322
 323         blk_execute_rq(vblk->disk->queue, vblk->disk, req, false);
 324         err = blk_status_to_errno(virtblk_result(blk_mq_rq_to_pdu(req)));
 325 out:
 326         blk_put_request(req);
 327         return err;
 328 }
 329
 330 static void virtblk_get(struct virtio_blk *vblk)
 331 {
 332         refcount_inc(&vblk->refs);
 333 }
 334
 335 static void virtblk_put(struct virtio_blk *vblk)
 336 {
 337         if (refcount_dec_and_test(&vblk->refs)) {
 338                 ida_simple_remove(&vd_index_ida, vblk->index);
 339                 mutex_destroy(&vblk->vdev_mutex);
 340                 kfree(vblk);
 341         }
 342 }
 343
 344 static int virtblk_open(struct block_device *bd, fmode_t mode)
 345 {
 346         struct virtio_blk *vblk = bd->bd_disk->private_data;
 347         int ret = 0;
 348
 349         mutex_lock(&vblk->vdev_mutex);
 350
 351         if (vblk->vdev)
 352                 virtblk_get(vblk);
 353         else
 354                 ret = -ENXIO;
 355
 356         mutex_unlock(&vblk->vdev_mutex);
 357         return ret;
 358 }
 359
 360 static void virtblk_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
 361 {
 362         struct virtio_blk *vblk = disk->private_data;
 363
 364         virtblk_put(vblk);
 365 }
 366
 367 /* We provide getgeo only to please some old bootloader/partitioning tools */
 368 static int virtblk_getgeo(struct block_device *bd, struct hd_geometry *geo)
 369 {
 370         struct virtio_blk *vblk = bd->bd_disk->private_data;
 371         int ret = 0;
 372
 373         mutex_lock(&vblk->vdev_mutex);
 374
 375         if (!vblk->vdev) {
 376                 ret = -ENXIO;
 377                 goto out;
 378         }
 379
 380         /* see if the host passed in geometry config */
 381         if (virtio_has_feature(vblk->vdev, VIRTIO_BLK_F_GEOMETRY)) {
 382                 virtio_cread(vblk->vdev, struct virtio_blk_config,
 383                              geometry.cylinders, &geo->cylinders);
 384                 virtio_cread(vblk->vdev, struct virtio_blk_config,
 385                              geometry.heads, &geo->heads);
 386                 virtio_cread(vblk->vdev, struct virtio_blk_config,
 387                              geometry.sectors, &geo->sectors);
 388         } else {
 389                 /* some standard values, similar to sd */
 390                 geo->heads = 1 << 6;
 391                 geo->sectors = 1 << 5;
 392                 geo->cylinders = get_capacity(bd->bd_disk) >> 11;
 393         }
 394 out:
 395         mutex_unlock(&vblk->vdev_mutex);
 396         return ret;
 397 }
 398
 399 static const struct block_device_operations virtblk_fops = {
 400         .owner  = THIS_MODULE,
 401         .open = virtblk_open,
 402         .release = virtblk_release,
 403         .getgeo = virtblk_getgeo,
 404 };
 405
 406 static int index_to_minor(int index)
 407 {
 408         return index << PART_BITS;
 409 }
 410
 411 static int minor_to_index(int minor)
 412 {
 413         return minor >> PART_BITS;
 414 }
 415
 416 static ssize_t serial_show(struct device *dev,
 417                            struct device_attribute *attr, char *buf)
 418 {
 419         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 420         int err;
 421
 422         /* sysfs gives us a PAGE_SIZE buffer */
 423         BUILD_BUG_ON(PAGE_SIZE < VIRTIO_BLK_ID_BYTES);
 424
 425         buf[VIRTIO_BLK_ID_BYTES] = '\0';
 426         err = virtblk_get_id(disk, buf);
 427         if (!err)
 428                 return strlen(buf);
 429
 430         if (err == -EIO) /* Unsupported? Make it empty. */
 431                 return 0;
 432
 433         return err;
 434 }
 435
 436 static DEVICE_ATTR_RO(serial);
 437
 438 /* The queue's logical block size must be set before calling this */
 439 static void virtblk_update_capacity(struct virtio_blk *vblk, bool resize)
 440 {
 441         struct virtio_device *vdev = vblk->vdev;
 442         struct request_queue *q = vblk->disk->queue;
 443         char cap_str_2[10], cap_str_10[10];
 444         unsigned long long nblocks;
 445         u64 capacity;
 446
 447         /* Host must always specify the capacity. */
 448         virtio_cread(vdev, struct virtio_blk_config, capacity, &capacity);
 449
 450         /* If capacity is too big, truncate with warning. */
 451         if ((sector_t)capacity != capacity) {
 452                 dev_warn(&vdev->dev, "Capacity %llu too large: truncating\n",
 453                          (unsigned long long)capacity);
 454                 capacity = (sector_t)-1;
 455         }
 456
 457         nblocks = DIV_ROUND_UP_ULL(capacity, queue_logical_block_size(q) >> 9);
 458
 459         string_get_size(nblocks, queue_logical_block_size(q),
 460                         STRING_UNITS_2, cap_str_2, sizeof(cap_str_2));
 461         string_get_size(nblocks, queue_logical_block_size(q),
 462                         STRING_UNITS_10, cap_str_10, sizeof(cap_str_10));
 463
 464         dev_notice(&vdev->dev,
 465                    "[%s] %s%llu %d-byte logical blocks (%s/%s)\n",
 466                    vblk->disk->disk_name,
 467                    resize ? "new size: " : "",
 468                    nblocks,
 469                    queue_logical_block_size(q),
 470                    cap_str_10,
 471                    cap_str_2);
 472
 473         set_capacity_and_notify(vblk->disk, capacity);
 474 }
 475
 476 static void virtblk_config_changed_work(struct work_struct *work)
 477 {
 478         struct virtio_blk *vblk =
 479                 container_of(work, struct virtio_blk, config_work);
 480
 481         virtblk_update_capacity(vblk, true);
 482 }
 483
 484 static void virtblk_config_changed(struct virtio_device *vdev)
 485 {
 486         struct virtio_blk *vblk = vdev->priv;
 487
 488         queue_work(virtblk_wq, &vblk->config_work);
 489 }
 490
 491 static int init_vq(struct virtio_blk *vblk)
 492 {
 493         int err;
 494         int i;
 495         vq_callback_t **callbacks;
 496         const char **names;
 497         struct virtqueue **vqs;
 498         unsigned short num_vqs;
 499         struct virtio_device *vdev = vblk->vdev;
 500         struct irq_affinity desc = { 0, };
 501
 502         err = virtio_cread_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_MQ,
 503                                    struct virtio_blk_config, num_queues,
 504                                    &num_vqs);
 505         if (err)
 506                 num_vqs = 1;
 507
 508         num_vqs = min_t(unsigned int, nr_cpu_ids, num_vqs);
 509
 510         vblk->vqs = kmalloc_array(num_vqs, sizeof(*vblk->vqs), GFP_KERNEL);
 511         if (!vblk->vqs)
 512                 return -ENOMEM;
 513
 514         names = kmalloc_array(num_vqs, sizeof(*names), GFP_KERNEL);
 515         callbacks = kmalloc_array(num_vqs, sizeof(*callbacks), GFP_KERNEL);
 516         vqs = kmalloc_array(num_vqs, sizeof(*vqs), GFP_KERNEL);
 517         if (!names || !callbacks || !vqs) {
 518                 err = -ENOMEM;
 519                 goto out;
 520         }
 521
 522         for (i = 0; i < num_vqs; i++) {
 523                 callbacks[i] = virtblk_done;
 524                 snprintf(vblk->vqs[i].name, VQ_NAME_LEN, "req.%d", i);
 525                 names[i] = vblk->vqs[i].name;
 526         }
 527
 528         /* Discover virtqueues and write information to configuration.  */
 529         err = virtio_find_vqs(vdev, num_vqs, vqs, callbacks, names, &desc);
 530         if (err)
 531                 goto out;
 532
 533         for (i = 0; i < num_vqs; i++) {
 534                 spin_lock_init(&vblk->vqs[i].lock);
 535                 vblk->vqs[i].vq = vqs[i];
 536         }
 537         vblk->num_vqs = num_vqs;
 538
 539 out:
 540         kfree(vqs);
 541         kfree(callbacks);
 542         kfree(names);
 543         if (err)
 544                 kfree(vblk->vqs);
 545         return err;
 546 }
 547
 548 /*
 549  * Legacy naming scheme used for virtio devices.  We are stuck with it for
 550  * virtio blk but don't ever use it for any new driver.
 551  */
 552 static int virtblk_name_format(char *prefix, int index, char *buf, int buflen)
 553 {
 554         const int base = 'z' - 'a' + 1;
 555         char *begin = buf + strlen(prefix);
 556         char *end = buf + buflen;
 557         char *p;
 558         int unit;
 559
 560         p = end - 1;
 561         *p = '\0';
 562         unit = base;
 563         do {
 564                 if (p == begin)
 565                         return -EINVAL;
 566                 *--p = 'a' + (index % unit);
 567                 index = (index / unit) - 1;
 568         } while (index >= 0);
 569
 570         memmove(begin, p, end - p);
 571         memcpy(buf, prefix, strlen(prefix));
 572
 573         return 0;
 574 }
 575
 576 static int virtblk_get_cache_mode(struct virtio_device *vdev)
 577 {
 578         u8 writeback;
 579         int err;
 580
 581         err = virtio_cread_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_CONFIG_WCE,
 582                                    struct virtio_blk_config, wce,
 583                                    &writeback);
 584
 585         /*
 586          * If WCE is not configurable and flush is not available,
 587          * assume no writeback cache is in use.
 588          */
 589         if (err)
 590                 writeback = virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_FLUSH);
 591
 592         return writeback;
 593 }
 594
 595 static void virtblk_update_cache_mode(struct virtio_device *vdev)
 596 {
 597         u8 writeback = virtblk_get_cache_mode(vdev);
 598         struct virtio_blk *vblk = vdev->priv;
 599
 600         blk_queue_write_cache(vblk->disk->queue, writeback, false);
 601 }
 602
 603 static const char *const virtblk_cache_types[] = {
 604         "write through", "write back"
 605 };
 606
 607 static ssize_t
 608 cache_type_store(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
 609                  const char *buf, size_t count)
 610 {
 611         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 612         struct virtio_blk *vblk = disk->private_data;
 613         struct virtio_device *vdev = vblk->vdev;
 614         int i;
 615
 616         BUG_ON(!virtio_has_feature(vblk->vdev, VIRTIO_BLK_F_CONFIG_WCE));
 617         i = sysfs_match_string(virtblk_cache_types, buf);
 618         if (i < 0)
 619                 return i;
 620
 621         virtio_cwrite8(vdev, offsetof(struct virtio_blk_config, wce), i);
 622         virtblk_update_cache_mode(vdev);
 623         return count;
 624 }
 625
 626 static ssize_t
 627 cache_type_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf)
 628 {
 629         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 630         struct virtio_blk *vblk = disk->private_data;
 631         u8 writeback = virtblk_get_cache_mode(vblk->vdev);
 632
 633         BUG_ON(writeback >= ARRAY_SIZE(virtblk_cache_types));
 634         return snprintf(buf, 40, "%s\n", virtblk_cache_types[writeback]);
 635 }
 636
 637 static DEVICE_ATTR_RW(cache_type);
 638
 639 static struct attribute *virtblk_attrs[] = {
 640         &dev_attr_serial.attr,
 641         &dev_attr_cache_type.attr,
 642         NULL,
 643 };
 644
 645 static umode_t virtblk_attrs_are_visible(struct kobject *kobj,
 646                 struct attribute *a, int n)
 647 {
 648         struct device *dev = kobj_to_dev(kobj);
 649         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 650         struct virtio_blk *vblk = disk->private_data;
 651         struct virtio_device *vdev = vblk->vdev;
 652
 653         if (a == &dev_attr_cache_type.attr &&
 654             !virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_CONFIG_WCE))
 655                 return S_IRUGO;
 656
 657         return a->mode;
 658 }
 659
 660 static const struct attribute_group virtblk_attr_group = {
 661         .attrs = virtblk_attrs,
 662         .is_visible = virtblk_attrs_are_visible,
 663 };
 664
 665 static const struct attribute_group *virtblk_attr_groups[] = {
 666         &virtblk_attr_group,
 667         NULL,
 668 };
 669
 670 static int virtblk_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
 671                 unsigned int hctx_idx, unsigned int numa_node)
 672 {
 673         struct virtio_blk *vblk = set->driver_data;
 674         struct virtblk_req *vbr = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 675
 676         sg_init_table(vbr->sg, vblk->sg_elems);
 677         return 0;
 678 }
 679
 680 static int virtblk_map_queues(struct blk_mq_tag_set *set)
 681 {
 682         struct virtio_blk *vblk = set->driver_data;
 683
 684         return blk_mq_virtio_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT],
 685                                         vblk->vdev, 0);
 686 }
 687
 688 static const struct blk_mq_ops virtio_mq_ops = {
 689         .queue_rq       = virtio_queue_rq,
 690         .commit_rqs     = virtio_commit_rqs,
 691         .complete       = virtblk_request_done,
 692         .init_request   = virtblk_init_request,
 693         .map_queues     = virtblk_map_queues,
 694 };
 695
 696 static unsigned int virtblk_queue_depth;
 697 module_param_named(queue_depth, virtblk_queue_depth, uint, 0444);
 698
 699 static int virtblk_probe(struct virtio_device *vdev)
 700 {
 701         struct virtio_blk *vblk;
 702         struct request_queue *q;
 703         int err, index;
 704
 705         u32 v, blk_size, max_size, sg_elems, opt_io_size;
 706         u16 min_io_size;
 707         u8 physical_block_exp, alignment_offset;
 708
 709         if (!vdev->config->get) {
 710                 dev_err(&vdev->dev, "%s failure: config access disabled\n",
 711                         __func__);
 712                 return -EINVAL;
 713         }
 714
 715         err = ida_simple_get(&vd_index_ida, 0, minor_to_index(1 << MINORBITS),
 716                              GFP_KERNEL);
 717         if (err < 0)
 718                 goto out;
 719         index = err;
 720
 721         /* We need to know how many segments before we allocate. */
 722         err = virtio_cread_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_SEG_MAX,
 723                                    struct virtio_blk_config, seg_max,
 724                                    &sg_elems);
 725
 726         /* We need at least one SG element, whatever they say. */
 727         if (err || !sg_elems)
 728                 sg_elems = 1;
 729
 730         /* We need an extra sg elements at head and tail. */
 731         sg_elems += 2;
 732         vdev->priv = vblk = kmalloc(sizeof(*vblk), GFP_KERNEL);
 733         if (!vblk) {
 734                 err = -ENOMEM;
 735                 goto out_free_index;
 736         }
 737
 738         /* This reference is dropped in virtblk_remove(). */
 739         refcount_set(&vblk->refs, 1);
 740         mutex_init(&vblk->vdev_mutex);
 741
 742         vblk->vdev = vdev;
 743         vblk->sg_elems = sg_elems;
 744
 745         INIT_WORK(&vblk->config_work, virtblk_config_changed_work);
 746
 747         err = init_vq(vblk);
 748         if (err)
 749                 goto out_free_vblk;
 750
 751         /* FIXME: How many partitions?  How long is a piece of string? */
 752         vblk->disk = alloc_disk(1 << PART_BITS);
 753         if (!vblk->disk) {
 754                 err = -ENOMEM;
 755                 goto out_free_vq;
 756         }
 757
 758         /* Default queue sizing is to fill the ring. */
 759         if (!virtblk_queue_depth) {
 760                 virtblk_queue_depth = vblk->vqs[0].vq->num_free;
 761                 /* ... but without indirect descs, we use 2 descs per req */
 762                 if (!virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC))
 763                         virtblk_queue_depth /= 2;
 764         }
 765
 766         memset(&vblk->tag_set, 0, sizeof(vblk->tag_set));
 767         vblk->tag_set.ops = &virtio_mq_ops;
 768         vblk->tag_set.queue_depth = virtblk_queue_depth;
 769         vblk->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
 770         vblk->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE;
 771         vblk->tag_set.cmd_size =
 772                 sizeof(struct virtblk_req) +
 773                 sizeof(struct scatterlist) * sg_elems;
 774         vblk->tag_set.driver_data = vblk;
 775         vblk->tag_set.nr_hw_queues = vblk->num_vqs;
 776
 777         err = blk_mq_alloc_tag_set(&vblk->tag_set);
 778         if (err)
 779                 goto out_put_disk;
 780
 781         q = blk_mq_init_queue(&vblk->tag_set);
 782         if (IS_ERR(q)) {
 783                 err = -ENOMEM;
 784                 goto out_free_tags;
 785         }
 786         vblk->disk->queue = q;
 787
 788         q->queuedata = vblk;
 789
 790         virtblk_name_format("vd", index, vblk->disk->disk_name, DISK_NAME_LEN);
 791
 792         vblk->disk->major = major;
 793         vblk->disk->first_minor = index_to_minor(index);
 794         vblk->disk->private_data = vblk;
 795         vblk->disk->fops = &virtblk_fops;
 796         vblk->disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
 797         vblk->index = index;
 798
 799         /* configure queue flush support */
 800         virtblk_update_cache_mode(vdev);
 801
 802         /* If disk is read-only in the host, the guest should obey */
 803         if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_RO))
 804                 set_disk_ro(vblk->disk, 1);
 805
 806         /* We can handle whatever the host told us to handle. */
 807         blk_queue_max_segments(q, vblk->sg_elems-2);
 808
 809         /* No real sector limit. */
 810         blk_queue_max_hw_sectors(q, -1U);
 811
 812         max_size = virtio_max_dma_size(vdev);
 813
 814         /* Host can optionally specify maximum segment size and number of
 815          * segments. */
 816         err = virtio_cread_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_SIZE_MAX,
 817                                    struct virtio_blk_config, size_max, &v);
 818         if (!err)
 819                 max_size = min(max_size, v);
 820
 821         blk_queue_max_segment_size(q, max_size);
 822
 823         /* Host can optionally specify the block size of the device */
 824         err = virtio_cread_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_BLK_SIZE,
 825                                    struct virtio_blk_config, blk_size,
 826                                    &blk_size);
 827         if (!err)
 828                 blk_queue_logical_block_size(q, blk_size);
 829         else
 830                 blk_size = queue_logical_block_size(q);
 831
 832         /* Use topology information if available */
 833         err = virtio_cread_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_TOPOLOGY,
 834                                    struct virtio_blk_config, physical_block_exp,
 835                                    &physical_block_exp);
 836         if (!err && physical_block_exp)
 837                 blk_queue_physical_block_size(q,
 838                                 blk_size * (1 << physical_block_exp));
 839
 840         err = virtio_cread_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_TOPOLOGY,
 841                                    struct virtio_blk_config, alignment_offset,
 842                                    &alignment_offset);
 843         if (!err && alignment_offset)
 844                 blk_queue_alignment_offset(q, blk_size * alignment_offset);
 845
 846         err = virtio_cread_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_TOPOLOGY,
 847                                    struct virtio_blk_config, min_io_size,
 848                                    &min_io_size);
 849         if (!err && min_io_size)
 850                 blk_queue_io_min(q, blk_size * min_io_size);
 851
 852         err = virtio_cread_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_TOPOLOGY,
 853                                    struct virtio_blk_config, opt_io_size,
 854                                    &opt_io_size);
 855         if (!err && opt_io_size)
 856                 blk_queue_io_opt(q, blk_size * opt_io_size);
 857
 858         if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_DISCARD)) {
 859                 q->limits.discard_granularity = blk_size;
 860
 861                 virtio_cread(vdev, struct virtio_blk_config,
 862                              discard_sector_alignment, &v);
 863                 q->limits.discard_alignment = v ? v << SECTOR_SHIFT : 0;
 864
 865                 virtio_cread(vdev, struct virtio_blk_config,
 866                              max_discard_sectors, &v);
 867                 blk_queue_max_discard_sectors(q, v ? v : UINT_MAX);
 868
 869                 virtio_cread(vdev, struct virtio_blk_config, max_discard_seg,
 870                              &v);
 871                 blk_queue_max_discard_segments(q,
 872                                                min_not_zero(v,
 873                                                             MAX_DISCARD_SEGMENTS));
 874
 875                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 876         }
 877
 878         if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_WRITE_ZEROES)) {
 879                 virtio_cread(vdev, struct virtio_blk_config,
 880                              max_write_zeroes_sectors, &v);
 881                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, v ? v : UINT_MAX);
 882         }
 883
 884         virtblk_update_capacity(vblk, false);
 885         virtio_device_ready(vdev);
 886
 887         device_add_disk(&vdev->dev, vblk->disk, virtblk_attr_groups);
 888         return 0;
 889
 890 out_free_tags:
 891         blk_mq_free_tag_set(&vblk->tag_set);
 892 out_put_disk:
 893         put_disk(vblk->disk);
 894 out_free_vq:
 895         vdev->config->del_vqs(vdev);
 896         kfree(vblk->vqs);
 897 out_free_vblk:
 898         kfree(vblk);
 899 out_free_index:
 900         ida_simple_remove(&vd_index_ida, index);
 901 out:
 902         return err;
 903 }
 904
 905 static void virtblk_remove(struct virtio_device *vdev)
 906 {
 907         struct virtio_blk *vblk = vdev->priv;
 908
 909         /* Make sure no work handler is accessing the device. */
 910         flush_work(&vblk->config_work);
 911
 912         del_gendisk(vblk->disk);
 913         blk_cleanup_queue(vblk->disk->queue);
 914
 915         blk_mq_free_tag_set(&vblk->tag_set);
 916
 917         mutex_lock(&vblk->vdev_mutex);
 918
 919         /* Stop all the virtqueues. */
 920         vdev->config->reset(vdev);
 921
 922         /* Virtqueues are stopped, nothing can use vblk->vdev anymore. */
 923         vblk->vdev = NULL;
 924
 925         put_disk(vblk->disk);
 926         vdev->config->del_vqs(vdev);
 927         kfree(vblk->vqs);
 928
 929         mutex_unlock(&vblk->vdev_mutex);
 930
 931         virtblk_put(vblk);
 932 }
 933
 934 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
 935 static int virtblk_freeze(struct virtio_device *vdev)
 936 {
 937         struct virtio_blk *vblk = vdev->priv;
 938
 939         /* Ensure we don't receive any more interrupts */
 940         vdev->config->reset(vdev);
 941
 942         /* Make sure no work handler is accessing the device. */
 943         flush_work(&vblk->config_work);
 944
 945         blk_mq_quiesce_queue(vblk->disk->queue);
 946
 947         vdev->config->del_vqs(vdev);
 948         return 0;
 949 }
 950
 951 static int virtblk_restore(struct virtio_device *vdev)
 952 {
 953         struct virtio_blk *vblk = vdev->priv;
 954         int ret;
 955
 956         ret = init_vq(vdev->priv);
 957         if (ret)
 958                 return ret;
 959
 960         virtio_device_ready(vdev);
 961
 962         blk_mq_unquiesce_queue(vblk->disk->queue);
 963         return 0;
 964 }
 965 #endif
 966
 967 static const struct virtio_device_id id_table[] = {
 968         { VIRTIO_ID_BLOCK, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
 969         { 0 },
 970 };
 971
 972 static unsigned int features_legacy[] = {
 973         VIRTIO_BLK_F_SEG_MAX, VIRTIO_BLK_F_SIZE_MAX, VIRTIO_BLK_F_GEOMETRY,
 974         VIRTIO_BLK_F_RO, VIRTIO_BLK_F_BLK_SIZE,
 975         VIRTIO_BLK_F_FLUSH, VIRTIO_BLK_F_TOPOLOGY, VIRTIO_BLK_F_CONFIG_WCE,
 976         VIRTIO_BLK_F_MQ, VIRTIO_BLK_F_DISCARD, VIRTIO_BLK_F_WRITE_ZEROES,
 977 }
 978 ;
 979 static unsigned int features[] = {
 980         VIRTIO_BLK_F_SEG_MAX, VIRTIO_BLK_F_SIZE_MAX, VIRTIO_BLK_F_GEOMETRY,
 981         VIRTIO_BLK_F_RO, VIRTIO_BLK_F_BLK_SIZE,
 982         VIRTIO_BLK_F_FLUSH, VIRTIO_BLK_F_TOPOLOGY, VIRTIO_BLK_F_CONFIG_WCE,
 983         VIRTIO_BLK_F_MQ, VIRTIO_BLK_F_DISCARD, VIRTIO_BLK_F_WRITE_ZEROES,
 984 };
 985
 986 static struct virtio_driver virtio_blk = {
 987         .feature_table                  = features,
 988         .feature_table_size             = ARRAY_SIZE(features),
 989         .feature_table_legacy           = features_legacy,
 990         .feature_table_size_legacy      = ARRAY_SIZE(features_legacy),
 991         .driver.name                    = KBUILD_MODNAME,
 992         .driver.owner                   = THIS_MODULE,
 993         .id_table                       = id_table,
 994         .probe                          = virtblk_probe,
 995         .remove                         = virtblk_remove,
 996         .config_changed                 = virtblk_config_changed,
 997 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
 998         .freeze                         = virtblk_freeze,
 999         .restore                        = virtblk_restore,
1000 #endif
1001 };
1002
1003 static int __init init(void)
1004 {
1005         int error;
1006
1007         virtblk_wq = alloc_workqueue("virtio-blk", 0, 0);
1008         if (!virtblk_wq)
1009                 return -ENOMEM;
1010
1011         major = register_blkdev(0, "virtblk");
1012         if (major < 0) {
1013                 error = major;
1014                 goto out_destroy_workqueue;
1015         }
1016
1017         error = register_virtio_driver(&virtio_blk);
1018         if (error)
1019                 goto out_unregister_blkdev;
1020         return 0;
1021
1022 out_unregister_blkdev:
1023         unregister_blkdev(major, "virtblk");
1024 out_destroy_workqueue:
1025         destroy_workqueue(virtblk_wq);
1026         return error;
1027 }
1028
1029 static void __exit fini(void)
1030 {
1031         unregister_virtio_driver(&virtio_blk);
1032         unregister_blkdev(major, "virtblk");
1033         destroy_workqueue(virtblk_wq);
1034 }
1035 module_init(init);
1036 module_exit(fini);
1037
1038 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, id_table);
1039 MODULE_DESCRIPTION("Virtio block driver");
1040 MODULE_LICENSE("GPL");