fs/block_dev.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
   4  *  Copyright (C) 2001  Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
   5  *  Copyright (C) 2016 - 2020 Christoph Hellwig
   6  */
   7
   8 #include <linux/init.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/fcntl.h>
  11 #include <linux/slab.h>
  12 #include <linux/kmod.h>
  13 #include <linux/major.h>
  14 #include <linux/device_cgroup.h>
  15 #include <linux/highmem.h>
  16 #include <linux/blkdev.h>
  17 #include <linux/backing-dev.h>
  18 #include <linux/module.h>
  19 #include <linux/blkpg.h>
  20 #include <linux/magic.h>
  21 #include <linux/buffer_head.h>
  22 #include <linux/swap.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/writeback.h>
  25 #include <linux/mpage.h>
  26 #include <linux/mount.h>
  27 #include <linux/pseudo_fs.h>
  28 #include <linux/uio.h>
  29 #include <linux/namei.h>
  30 #include <linux/log2.h>
  31 #include <linux/cleancache.h>
  32 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
  33 #include <linux/falloc.h>
  34 #include <linux/part_stat.h>
  35 #include <linux/uaccess.h>
  36 #include <linux/suspend.h>
  37 #include "internal.h"
  38
  39 struct bdev_inode {
  40         struct block_device bdev;
  41         struct inode vfs_inode;
  42 };
  43
  44 static const struct address_space_operations def_blk_aops;
  45
  46 static inline struct bdev_inode *BDEV_I(struct inode *inode)
  47 {
  48         return container_of(inode, struct bdev_inode, vfs_inode);
  49 }
  50
  51 struct block_device *I_BDEV(struct inode *inode)
  52 {
  53         return &BDEV_I(inode)->bdev;
  54 }
  55 EXPORT_SYMBOL(I_BDEV);
  56
  57 static void bdev_write_inode(struct block_device *bdev)
  58 {
  59         struct inode *inode = bdev->bd_inode;
  60         int ret;
  61
  62         spin_lock(&inode->i_lock);
  63         while (inode->i_state & I_DIRTY) {
  64                 spin_unlock(&inode->i_lock);
  65                 ret = write_inode_now(inode, true);
  66                 if (ret) {
  67                         char name[BDEVNAME_SIZE];
  68                         pr_warn_ratelimited("VFS: Dirty inode writeback failed "
  69                                             "for block device %s (err=%d).\n",
  70                                             bdevname(bdev, name), ret);
  71                 }
  72                 spin_lock(&inode->i_lock);
  73         }
  74         spin_unlock(&inode->i_lock);
  75 }
  76
  77 /* Kill _all_ buffers and pagecache , dirty or not.. */
  78 static void kill_bdev(struct block_device *bdev)
  79 {
  80         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  81
  82         if (mapping_empty(mapping))
  83                 return;
  84
  85         invalidate_bh_lrus();
  86         truncate_inode_pages(mapping, 0);
  87 }
  88
  89 /* Invalidate clean unused buffers and pagecache. */
  90 void invalidate_bdev(struct block_device *bdev)
  91 {
  92         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  93
  94         if (mapping->nrpages) {
  95                 invalidate_bh_lrus();
  96                 lru_add_drain_all();    /* make sure all lru add caches are flushed */
  97                 invalidate_mapping_pages(mapping, 0, -1);
  98         }
  99         /* 99% of the time, we don't need to flush the cleancache on the bdev.
 100          * But, for the strange corners, lets be cautious
 101          */
 102         cleancache_invalidate_inode(mapping);
 103 }
 104 EXPORT_SYMBOL(invalidate_bdev);
 105
 106 /*
 107  * Drop all buffers & page cache for given bdev range. This function bails
 108  * with error if bdev has other exclusive owner (such as filesystem).
 109  */
 110 int truncate_bdev_range(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
 111                         loff_t lstart, loff_t lend)
 112 {
 113         /*
 114          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
 115          * while we discard the buffer cache to avoid discarding buffers
 116          * under live filesystem.
 117          */
 118         if (!(mode & FMODE_EXCL)) {
 119                 int err = bd_prepare_to_claim(bdev, truncate_bdev_range);
 120                 if (err)
 121                         goto invalidate;
 122         }
 123
 124         truncate_inode_pages_range(bdev->bd_inode->i_mapping, lstart, lend);
 125         if (!(mode & FMODE_EXCL))
 126                 bd_abort_claiming(bdev, truncate_bdev_range);
 127         return 0;
 128
 129 invalidate:
 130         /*
 131          * Someone else has handle exclusively open. Try invalidating instead.
 132          * The 'end' argument is inclusive so the rounding is safe.
 133          */
 134         return invalidate_inode_pages2_range(bdev->bd_inode->i_mapping,
 135                                              lstart >> PAGE_SHIFT,
 136                                              lend >> PAGE_SHIFT);
 137 }
 138
 139 static void set_init_blocksize(struct block_device *bdev)
 140 {
 141         unsigned int bsize = bdev_logical_block_size(bdev);
 142         loff_t size = i_size_read(bdev->bd_inode);
 143
 144         while (bsize < PAGE_SIZE) {
 145                 if (size & bsize)
 146                         break;
 147                 bsize <<= 1;
 148         }
 149         bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(bsize);
 150 }
 151
 152 int set_blocksize(struct block_device *bdev, int size)
 153 {
 154         /* Size must be a power of two, and between 512 and PAGE_SIZE */
 155         if (size > PAGE_SIZE || size < 512 || !is_power_of_2(size))
 156                 return -EINVAL;
 157
 158         /* Size cannot be smaller than the size supported by the device */
 159         if (size < bdev_logical_block_size(bdev))
 160                 return -EINVAL;
 161
 162         /* Don't change the size if it is same as current */
 163         if (bdev->bd_inode->i_blkbits != blksize_bits(size)) {
 164                 sync_blockdev(bdev);
 165                 bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(size);
 166                 kill_bdev(bdev);
 167         }
 168         return 0;
 169 }
 170
 171 EXPORT_SYMBOL(set_blocksize);
 172
 173 int sb_set_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 174 {
 175         if (set_blocksize(sb->s_bdev, size))
 176                 return 0;
 177         /* If we get here, we know size is power of two
 178          * and it's value is between 512 and PAGE_SIZE */
 179         sb->s_blocksize = size;
 180         sb->s_blocksize_bits = blksize_bits(size);
 181         return sb->s_blocksize;
 182 }
 183
 184 EXPORT_SYMBOL(sb_set_blocksize);
 185
 186 int sb_min_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 187 {
 188         int minsize = bdev_logical_block_size(sb->s_bdev);
 189         if (size < minsize)
 190                 size = minsize;
 191         return sb_set_blocksize(sb, size);
 192 }
 193
 194 EXPORT_SYMBOL(sb_min_blocksize);
 195
 196 static int
 197 blkdev_get_block(struct inode *inode, sector_t iblock,
 198                 struct buffer_head *bh, int create)
 199 {
 200         bh->b_bdev = I_BDEV(inode);
 201         bh->b_blocknr = iblock;
 202         set_buffer_mapped(bh);
 203         return 0;
 204 }
 205
 206 static struct inode *bdev_file_inode(struct file *file)
 207 {
 208         return file->f_mapping->host;
 209 }
 210
 211 static unsigned int dio_bio_write_op(struct kiocb *iocb)
 212 {
 213         unsigned int op = REQ_OP_WRITE | REQ_SYNC | REQ_IDLE;
 214
 215         /* avoid the need for a I/O completion work item */
 216         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
 217                 op |= REQ_FUA;
 218         return op;
 219 }
 220
 221 #define DIO_INLINE_BIO_VECS 4
 222
 223 static void blkdev_bio_end_io_simple(struct bio *bio)
 224 {
 225         struct task_struct *waiter = bio->bi_private;
 226
 227         WRITE_ONCE(bio->bi_private, NULL);
 228         blk_wake_io_task(waiter);
 229 }
 230
 231 static ssize_t
 232 __blkdev_direct_IO_simple(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
 233                 unsigned int nr_pages)
 234 {
 235         struct file *file = iocb->ki_filp;
 236         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
 237         struct bio_vec inline_vecs[DIO_INLINE_BIO_VECS], *vecs;
 238         loff_t pos = iocb->ki_pos;
 239         bool should_dirty = false;
 240         struct bio bio;
 241         ssize_t ret;
 242         blk_qc_t qc;
 243
 244         if ((pos | iov_iter_alignment(iter)) &
 245             (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
 246                 return -EINVAL;
 247
 248         if (nr_pages <= DIO_INLINE_BIO_VECS)
 249                 vecs = inline_vecs;
 250         else {
 251                 vecs = kmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct bio_vec),
 252                                      GFP_KERNEL);
 253                 if (!vecs)
 254                         return -ENOMEM;
 255         }
 256
 257         bio_init(&bio, vecs, nr_pages);
 258         bio_set_dev(&bio, bdev);
 259         bio.bi_iter.bi_sector = pos >> 9;
 260         bio.bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 261         bio.bi_private = current;
 262         bio.bi_end_io = blkdev_bio_end_io_simple;
 263         bio.bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 264
 265         ret = bio_iov_iter_get_pages(&bio, iter);
 266         if (unlikely(ret))
 267                 goto out;
 268         ret = bio.bi_iter.bi_size;
 269
 270         if (iov_iter_rw(iter) == READ) {
 271                 bio.bi_opf = REQ_OP_READ;
 272                 if (iter_is_iovec(iter))
 273                         should_dirty = true;
 274         } else {
 275                 bio.bi_opf = dio_bio_write_op(iocb);
 276                 task_io_account_write(ret);
 277         }
 278         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
 279                 bio.bi_opf |= REQ_NOWAIT;
 280         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
 281                 bio_set_polled(&bio, iocb);
 282
 283         qc = submit_bio(&bio);
 284         for (;;) {
 285                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 286                 if (!READ_ONCE(bio.bi_private))
 287                         break;
 288                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
 289                     !blk_poll(bdev_get_queue(bdev), qc, true))
 290                         blk_io_schedule();
 291         }
 292         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 293
 294         bio_release_pages(&bio, should_dirty);
 295         if (unlikely(bio.bi_status))
 296                 ret = blk_status_to_errno(bio.bi_status);
 297
 298 out:
 299         if (vecs != inline_vecs)
 300                 kfree(vecs);
 301
 302         bio_uninit(&bio);
 303
 304         return ret;
 305 }
 306
 307 struct blkdev_dio {
 308         union {
 309                 struct kiocb            *iocb;
 310                 struct task_struct      *waiter;
 311         };
 312         size_t                  size;
 313         atomic_t                ref;
 314         bool                    multi_bio : 1;
 315         bool                    should_dirty : 1;
 316         bool                    is_sync : 1;
 317         struct bio              bio;
 318 };
 319
 320 static struct bio_set blkdev_dio_pool;
 321
 322 static int blkdev_iopoll(struct kiocb *kiocb, bool wait)
 323 {
 324         struct block_device *bdev = I_BDEV(kiocb->ki_filp->f_mapping->host);
 325         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
 326
 327         return blk_poll(q, READ_ONCE(kiocb->ki_cookie), wait);
 328 }
 329
 330 static void blkdev_bio_end_io(struct bio *bio)
 331 {
 332         struct blkdev_dio *dio = bio->bi_private;
 333         bool should_dirty = dio->should_dirty;
 334
 335         if (bio->bi_status && !dio->bio.bi_status)
 336                 dio->bio.bi_status = bio->bi_status;
 337
 338         if (!dio->multi_bio || atomic_dec_and_test(&dio->ref)) {
 339                 if (!dio->is_sync) {
 340                         struct kiocb *iocb = dio->iocb;
 341                         ssize_t ret;
 342
 343                         if (likely(!dio->bio.bi_status)) {
 344                                 ret = dio->size;
 345                                 iocb->ki_pos += ret;
 346                         } else {
 347                                 ret = blk_status_to_errno(dio->bio.bi_status);
 348                         }
 349
 350                         dio->iocb->ki_complete(iocb, ret, 0);
 351                         if (dio->multi_bio)
 352                                 bio_put(&dio->bio);
 353                 } else {
 354                         struct task_struct *waiter = dio->waiter;
 355
 356                         WRITE_ONCE(dio->waiter, NULL);
 357                         blk_wake_io_task(waiter);
 358                 }
 359         }
 360
 361         if (should_dirty) {
 362                 bio_check_pages_dirty(bio);
 363         } else {
 364                 bio_release_pages(bio, false);
 365                 bio_put(bio);
 366         }
 367 }
 368
 369 static ssize_t __blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
 370                 unsigned int nr_pages)
 371 {
 372         struct file *file = iocb->ki_filp;
 373         struct inode *inode = bdev_file_inode(file);
 374         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 375         struct blk_plug plug;
 376         struct blkdev_dio *dio;
 377         struct bio *bio;
 378         bool is_poll = (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) != 0;
 379         bool is_read = (iov_iter_rw(iter) == READ), is_sync;
 380         loff_t pos = iocb->ki_pos;
 381         blk_qc_t qc = BLK_QC_T_NONE;
 382         int ret = 0;
 383
 384         if ((pos | iov_iter_alignment(iter)) &
 385             (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
 386                 return -EINVAL;
 387
 388         bio = bio_alloc_bioset(GFP_KERNEL, nr_pages, &blkdev_dio_pool);
 389
 390         dio = container_of(bio, struct blkdev_dio, bio);
 391         dio->is_sync = is_sync = is_sync_kiocb(iocb);
 392         if (dio->is_sync) {
 393                 dio->waiter = current;
 394                 bio_get(bio);
 395         } else {
 396                 dio->iocb = iocb;
 397         }
 398
 399         dio->size = 0;
 400         dio->multi_bio = false;
 401         dio->should_dirty = is_read && iter_is_iovec(iter);
 402
 403         /*
 404          * Don't plug for HIPRI/polled IO, as those should go straight
 405          * to issue
 406          */
 407         if (!is_poll)
 408                 blk_start_plug(&plug);
 409
 410         for (;;) {
 411                 bio_set_dev(bio, bdev);
 412                 bio->bi_iter.bi_sector = pos >> 9;
 413                 bio->bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 414                 bio->bi_private = dio;
 415                 bio->bi_end_io = blkdev_bio_end_io;
 416                 bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 417
 418                 ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
 419                 if (unlikely(ret)) {
 420                         bio->bi_status = BLK_STS_IOERR;
 421                         bio_endio(bio);
 422                         break;
 423                 }
 424
 425                 if (is_read) {
 426                         bio->bi_opf = REQ_OP_READ;
 427                         if (dio->should_dirty)
 428                                 bio_set_pages_dirty(bio);
 429                 } else {
 430                         bio->bi_opf = dio_bio_write_op(iocb);
 431                         task_io_account_write(bio->bi_iter.bi_size);
 432                 }
 433                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
 434                         bio->bi_opf |= REQ_NOWAIT;
 435
 436                 dio->size += bio->bi_iter.bi_size;
 437                 pos += bio->bi_iter.bi_size;
 438
 439                 nr_pages = bio_iov_vecs_to_alloc(iter, BIO_MAX_VECS);
 440                 if (!nr_pages) {
 441                         bool polled = false;
 442
 443                         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) {
 444                                 bio_set_polled(bio, iocb);
 445                                 polled = true;
 446                         }
 447
 448                         qc = submit_bio(bio);
 449
 450                         if (polled)
 451                                 WRITE_ONCE(iocb->ki_cookie, qc);
 452                         break;
 453                 }
 454
 455                 if (!dio->multi_bio) {
 456                         /*
 457                          * AIO needs an extra reference to ensure the dio
 458                          * structure which is embedded into the first bio
 459                          * stays around.
 460                          */
 461                         if (!is_sync)
 462                                 bio_get(bio);
 463                         dio->multi_bio = true;
 464                         atomic_set(&dio->ref, 2);
 465                 } else {
 466                         atomic_inc(&dio->ref);
 467                 }
 468
 469                 submit_bio(bio);
 470                 bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 471         }
 472
 473         if (!is_poll)
 474                 blk_finish_plug(&plug);
 475
 476         if (!is_sync)
 477                 return -EIOCBQUEUED;
 478
 479         for (;;) {
 480                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 481                 if (!READ_ONCE(dio->waiter))
 482                         break;
 483
 484                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
 485                     !blk_poll(bdev_get_queue(bdev), qc, true))
 486                         blk_io_schedule();
 487         }
 488         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 489
 490         if (!ret)
 491                 ret = blk_status_to_errno(dio->bio.bi_status);
 492         if (likely(!ret))
 493                 ret = dio->size;
 494
 495         bio_put(&dio->bio);
 496         return ret;
 497 }
 498
 499 static ssize_t
 500 blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
 501 {
 502         unsigned int nr_pages;
 503
 504         if (!iov_iter_count(iter))
 505                 return 0;
 506
 507         nr_pages = bio_iov_vecs_to_alloc(iter, BIO_MAX_VECS + 1);
 508         if (is_sync_kiocb(iocb) && nr_pages <= BIO_MAX_VECS)
 509                 return __blkdev_direct_IO_simple(iocb, iter, nr_pages);
 510
 511         return __blkdev_direct_IO(iocb, iter, bio_max_segs(nr_pages));
 512 }
 513
 514 static __init int blkdev_init(void)
 515 {
 516         return bioset_init(&blkdev_dio_pool, 4, offsetof(struct blkdev_dio, bio), BIOSET_NEED_BVECS);
 517 }
 518 module_init(blkdev_init);
 519
 520 int __sync_blockdev(struct block_device *bdev, int wait)
 521 {
 522         if (!bdev)
 523                 return 0;
 524         if (!wait)
 525                 return filemap_flush(bdev->bd_inode->i_mapping);
 526         return filemap_write_and_wait(bdev->bd_inode->i_mapping);
 527 }
 528
 529 /*
 530  * Write out and wait upon all the dirty data associated with a block
 531  * device via its mapping.  Does not take the superblock lock.
 532  */
 533 int sync_blockdev(struct block_device *bdev)
 534 {
 535         return __sync_blockdev(bdev, 1);
 536 }
 537 EXPORT_SYMBOL(sync_blockdev);
 538
 539 /*
 540  * Write out and wait upon all dirty data associated with this
 541  * device.   Filesystem data as well as the underlying block
 542  * device.  Takes the superblock lock.
 543  */
 544 int fsync_bdev(struct block_device *bdev)
 545 {
 546         struct super_block *sb = get_super(bdev);
 547         if (sb) {
 548                 int res = sync_filesystem(sb);
 549                 drop_super(sb);
 550                 return res;
 551         }
 552         return sync_blockdev(bdev);
 553 }
 554 EXPORT_SYMBOL(fsync_bdev);
 555
 556 /**
 557  * freeze_bdev  --  lock a filesystem and force it into a consistent state
 558  * @bdev:       blockdevice to lock
 559  *
 560  * If a superblock is found on this device, we take the s_umount semaphore
 561  * on it to make sure nobody unmounts until the snapshot creation is done.
 562  * The reference counter (bd_fsfreeze_count) guarantees that only the last
 563  * unfreeze process can unfreeze the frozen filesystem actually when multiple
 564  * freeze requests arrive simultaneously. It counts up in freeze_bdev() and
 565  * count down in thaw_bdev(). When it becomes 0, thaw_bdev() will unfreeze
 566  * actually.
 567  */
 568 int freeze_bdev(struct block_device *bdev)
 569 {
 570         struct super_block *sb;
 571         int error = 0;
 572
 573         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 574         if (++bdev->bd_fsfreeze_count > 1)
 575                 goto done;
 576
 577         sb = get_active_super(bdev);
 578         if (!sb)
 579                 goto sync;
 580         if (sb->s_op->freeze_super)
 581                 error = sb->s_op->freeze_super(sb);
 582         else
 583                 error = freeze_super(sb);
 584         deactivate_super(sb);
 585
 586         if (error) {
 587                 bdev->bd_fsfreeze_count--;
 588                 goto done;
 589         }
 590         bdev->bd_fsfreeze_sb = sb;
 591
 592 sync:
 593         sync_blockdev(bdev);
 594 done:
 595         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 596         return error;
 597 }
 598 EXPORT_SYMBOL(freeze_bdev);
 599
 600 /**
 601  * thaw_bdev  -- unlock filesystem
 602  * @bdev:       blockdevice to unlock
 603  *
 604  * Unlocks the filesystem and marks it writeable again after freeze_bdev().
 605  */
 606 int thaw_bdev(struct block_device *bdev)
 607 {
 608         struct super_block *sb;
 609         int error = -EINVAL;
 610
 611         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 612         if (!bdev->bd_fsfreeze_count)
 613                 goto out;
 614
 615         error = 0;
 616         if (--bdev->bd_fsfreeze_count > 0)
 617                 goto out;
 618
 619         sb = bdev->bd_fsfreeze_sb;
 620         if (!sb)
 621                 goto out;
 622
 623         if (sb->s_op->thaw_super)
 624                 error = sb->s_op->thaw_super(sb);
 625         else
 626                 error = thaw_super(sb);
 627         if (error)
 628                 bdev->bd_fsfreeze_count++;
 629         else
 630                 bdev->bd_fsfreeze_sb = NULL;
 631 out:
 632         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 633         return error;
 634 }
 635 EXPORT_SYMBOL(thaw_bdev);
 636
 637 static int blkdev_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 638 {
 639         return block_write_full_page(page, blkdev_get_block, wbc);
 640 }
 641
 642 static int blkdev_readpage(struct file * file, struct page * page)
 643 {
 644         return block_read_full_page(page, blkdev_get_block);
 645 }
 646
 647 static void blkdev_readahead(struct readahead_control *rac)
 648 {
 649         mpage_readahead(rac, blkdev_get_block);
 650 }
 651
 652 static int blkdev_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
 653                         loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
 654                         struct page **pagep, void **fsdata)
 655 {
 656         return block_write_begin(mapping, pos, len, flags, pagep,
 657                                  blkdev_get_block);
 658 }
 659
 660 static int blkdev_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
 661                         loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
 662                         struct page *page, void *fsdata)
 663 {
 664         int ret;
 665         ret = block_write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
 666
 667         unlock_page(page);
 668         put_page(page);
 669
 670         return ret;
 671 }
 672
 673 /*
 674  * private llseek:
 675  * for a block special file file_inode(file)->i_size is zero
 676  * so we compute the size by hand (just as in block_read/write above)
 677  */
 678 static loff_t block_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 679 {
 680         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
 681         loff_t retval;
 682
 683         inode_lock(bd_inode);
 684         retval = fixed_size_llseek(file, offset, whence, i_size_read(bd_inode));
 685         inode_unlock(bd_inode);
 686         return retval;
 687 }
 688
 689 int blkdev_fsync(struct file *filp, loff_t start, loff_t end, int datasync)
 690 {
 691         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(filp);
 692         struct block_device *bdev = I_BDEV(bd_inode);
 693         int error;
 694
 695         error = file_write_and_wait_range(filp, start, end);
 696         if (error)
 697                 return error;
 698
 699         /*
 700          * There is no need to serialise calls to blkdev_issue_flush with
 701          * i_mutex and doing so causes performance issues with concurrent
 702          * O_SYNC writers to a block device.
 703          */
 704         error = blkdev_issue_flush(bdev);
 705         if (error == -EOPNOTSUPP)
 706                 error = 0;
 707
 708         return error;
 709 }
 710 EXPORT_SYMBOL(blkdev_fsync);
 711
 712 /**
 713  * bdev_read_page() - Start reading a page from a block device
 714  * @bdev: The device to read the page from
 715  * @sector: The offset on the device to read the page to (need not be aligned)
 716  * @page: The page to read
 717  *
 718  * On entry, the page should be locked.  It will be unlocked when the page
 719  * has been read.  If the block driver implements rw_page synchronously,
 720  * that will be true on exit from this function, but it need not be.
 721  *
 722  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
 723  * queue full; callers should try a different route to read this page rather
 724  * than propagate an error back up the stack.
 725  *
 726  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
 727  */
 728 int bdev_read_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
 729                         struct page *page)
 730 {
 731         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
 732         int result = -EOPNOTSUPP;
 733
 734         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
 735                 return result;
 736
 737         result = blk_queue_enter(bdev->bd_disk->queue, 0);
 738         if (result)
 739                 return result;
 740         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page,
 741                               REQ_OP_READ);
 742         blk_queue_exit(bdev->bd_disk->queue);
 743         return result;
 744 }
 745
 746 /**
 747  * bdev_write_page() - Start writing a page to a block device
 748  * @bdev: The device to write the page to
 749  * @sector: The offset on the device to write the page to (need not be aligned)
 750  * @page: The page to write
 751  * @wbc: The writeback_control for the write
 752  *
 753  * On entry, the page should be locked and not currently under writeback.
 754  * On exit, if the write started successfully, the page will be unlocked and
 755  * under writeback.  If the write failed already (eg the driver failed to
 756  * queue the page to the device), the page will still be locked.  If the
 757  * caller is a ->writepage implementation, it will need to unlock the page.
 758  *
 759  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
 760  * queue full; callers should try a different route to write this page rather
 761  * than propagate an error back up the stack.
 762  *
 763  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
 764  */
 765 int bdev_write_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
 766                         struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 767 {
 768         int result;
 769         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
 770
 771         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
 772                 return -EOPNOTSUPP;
 773         result = blk_queue_enter(bdev->bd_disk->queue, 0);
 774         if (result)
 775                 return result;
 776
 777         set_page_writeback(page);
 778         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page,
 779                               REQ_OP_WRITE);
 780         if (result) {
 781                 end_page_writeback(page);
 782         } else {
 783                 clean_page_buffers(page);
 784                 unlock_page(page);
 785         }
 786         blk_queue_exit(bdev->bd_disk->queue);
 787         return result;
 788 }
 789
 790 /*
 791  * pseudo-fs
 792  */
 793
 794 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(bdev_lock);
 795 static struct kmem_cache * bdev_cachep __read_mostly;
 796
 797 static struct inode *bdev_alloc_inode(struct super_block *sb)
 798 {
 799         struct bdev_inode *ei = kmem_cache_alloc(bdev_cachep, GFP_KERNEL);
 800
 801         if (!ei)
 802                 return NULL;
 803         memset(&ei->bdev, 0, sizeof(ei->bdev));
 804         ei->bdev.bd_bdi = &noop_backing_dev_info;
 805         return &ei->vfs_inode;
 806 }
 807
 808 static void bdev_free_inode(struct inode *inode)
 809 {
 810         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 811
 812         free_percpu(bdev->bd_stats);
 813         kfree(bdev->bd_meta_info);
 814
 815         kmem_cache_free(bdev_cachep, BDEV_I(inode));
 816 }
 817
 818 static void init_once(void *data)
 819 {
 820         struct bdev_inode *ei = data;
 821
 822         inode_init_once(&ei->vfs_inode);
 823 }
 824
 825 static void bdev_evict_inode(struct inode *inode)
 826 {
 827         struct block_device *bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;
 828         truncate_inode_pages_final(&inode->i_data);
 829         invalidate_inode_buffers(inode); /* is it needed here? */
 830         clear_inode(inode);
 831         /* Detach inode from wb early as bdi_put() may free bdi->wb */
 832         inode_detach_wb(inode);
 833         if (bdev->bd_bdi != &noop_backing_dev_info) {
 834                 bdi_put(bdev->bd_bdi);
 835                 bdev->bd_bdi = &noop_backing_dev_info;
 836         }
 837 }
 838
 839 static const struct super_operations bdev_sops = {
 840         .statfs = simple_statfs,
 841         .alloc_inode = bdev_alloc_inode,
 842         .free_inode = bdev_free_inode,
 843         .drop_inode = generic_delete_inode,
 844         .evict_inode = bdev_evict_inode,
 845 };
 846
 847 static int bd_init_fs_context(struct fs_context *fc)
 848 {
 849         struct pseudo_fs_context *ctx = init_pseudo(fc, BDEVFS_MAGIC);
 850         if (!ctx)
 851                 return -ENOMEM;
 852         fc->s_iflags |= SB_I_CGROUPWB;
 853         ctx->ops = &bdev_sops;
 854         return 0;
 855 }
 856
 857 static struct file_system_type bd_type = {
 858         .name           = "bdev",
 859         .init_fs_context = bd_init_fs_context,
 860         .kill_sb        = kill_anon_super,
 861 };
 862
 863 struct super_block *blockdev_superblock __read_mostly;
 864 EXPORT_SYMBOL_GPL(blockdev_superblock);
 865
 866 void __init bdev_cache_init(void)
 867 {
 868         int err;
 869         static struct vfsmount *bd_mnt;
 870
 871         bdev_cachep = kmem_cache_create("bdev_cache", sizeof(struct bdev_inode),
 872                         0, (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
 873                                 SLAB_MEM_SPREAD|SLAB_ACCOUNT|SLAB_PANIC),
 874                         init_once);
 875         err = register_filesystem(&bd_type);
 876         if (err)
 877                 panic("Cannot register bdev pseudo-fs");
 878         bd_mnt = kern_mount(&bd_type);
 879         if (IS_ERR(bd_mnt))
 880                 panic("Cannot create bdev pseudo-fs");
 881         blockdev_superblock = bd_mnt->mnt_sb;   /* For writeback */
 882 }
 883
 884 struct block_device *bdev_alloc(struct gendisk *disk, u8 partno)
 885 {
 886         struct block_device *bdev;
 887         struct inode *inode;
 888
 889         inode = new_inode(blockdev_superblock);
 890         if (!inode)
 891                 return NULL;
 892         inode->i_mode = S_IFBLK;
 893         inode->i_rdev = 0;
 894         inode->i_data.a_ops = &def_blk_aops;
 895         mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
 896
 897         bdev = I_BDEV(inode);
 898         mutex_init(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 899         spin_lock_init(&bdev->bd_size_lock);
 900         bdev->bd_disk = disk;
 901         bdev->bd_partno = partno;
 902         bdev->bd_inode = inode;
 903 #ifdef CONFIG_SYSFS
 904         INIT_LIST_HEAD(&bdev->bd_holder_disks);
 905 #endif
 906         bdev->bd_stats = alloc_percpu(struct disk_stats);
 907         if (!bdev->bd_stats) {
 908                 iput(inode);
 909                 return NULL;
 910         }
 911         return bdev;
 912 }
 913
 914 void bdev_add(struct block_device *bdev, dev_t dev)
 915 {
 916         bdev->bd_dev = dev;
 917         bdev->bd_inode->i_rdev = dev;
 918         bdev->bd_inode->i_ino = dev;
 919         insert_inode_hash(bdev->bd_inode);
 920 }
 921
 922 static struct block_device *bdget(dev_t dev)
 923 {
 924         struct inode *inode;
 925
 926         inode = ilookup(blockdev_superblock, dev);
 927         if (!inode)
 928                 return NULL;
 929         return &BDEV_I(inode)->bdev;
 930 }
 931
 932 /**
 933  * bdgrab -- Grab a reference to an already referenced block device
 934  * @bdev:       Block device to grab a reference to.
 935  *
 936  * Returns the block_device with an additional reference when successful,
 937  * or NULL if the inode is already beeing freed.
 938  */
 939 struct block_device *bdgrab(struct block_device *bdev)
 940 {
 941         if (!igrab(bdev->bd_inode))
 942                 return NULL;
 943         return bdev;
 944 }
 945 EXPORT_SYMBOL(bdgrab);
 946
 947 long nr_blockdev_pages(void)
 948 {
 949         struct inode *inode;
 950         long ret = 0;
 951
 952         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 953         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list)
 954                 ret += inode->i_mapping->nrpages;
 955         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 956
 957         return ret;
 958 }
 959
 960 void bdput(struct block_device *bdev)
 961 {
 962         iput(bdev->bd_inode);
 963 }
 964 EXPORT_SYMBOL(bdput);
 965
 966 /**
 967  * bd_may_claim - test whether a block device can be claimed
 968  * @bdev: block device of interest
 969  * @whole: whole block device containing @bdev, may equal @bdev
 970  * @holder: holder trying to claim @bdev
 971  *
 972  * Test whether @bdev can be claimed by @holder.
 973  *
 974  * CONTEXT:
 975  * spin_lock(&bdev_lock).
 976  *
 977  * RETURNS:
 978  * %true if @bdev can be claimed, %false otherwise.
 979  */
 980 static bool bd_may_claim(struct block_device *bdev, struct block_device *whole,
 981                          void *holder)
 982 {
 983         if (bdev->bd_holder == holder)
 984                 return true;     /* already a holder */
 985         else if (bdev->bd_holder != NULL)
 986                 return false;    /* held by someone else */
 987         else if (whole == bdev)
 988                 return true;     /* is a whole device which isn't held */
 989
 990         else if (whole->bd_holder == bd_may_claim)
 991                 return true;     /* is a partition of a device that is being partitioned */
 992         else if (whole->bd_holder != NULL)
 993                 return false;    /* is a partition of a held device */
 994         else
 995                 return true;     /* is a partition of an un-held device */
 996 }
 997
 998 /**
 999  * bd_prepare_to_claim - claim a block device
1000  * @bdev: block device of interest
1001  * @holder: holder trying to claim @bdev
1002  *
1003  * Claim @bdev.  This function fails if @bdev is already claimed by another
1004  * holder and waits if another claiming is in progress. return, the caller
1005  * has ownership of bd_claiming and bd_holder[s].
1006  *
1007  * RETURNS:
1008  * 0 if @bdev can be claimed, -EBUSY otherwise.
1009  */
1010 int bd_prepare_to_claim(struct block_device *bdev, void *holder)
1011 {
1012         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1013
1014         if (WARN_ON_ONCE(!holder))
1015                 return -EINVAL;
1016 retry:
1017         spin_lock(&bdev_lock);
1018         /* if someone else claimed, fail */
1019         if (!bd_may_claim(bdev, whole, holder)) {
1020                 spin_unlock(&bdev_lock);
1021                 return -EBUSY;
1022         }
1023
1024         /* if claiming is already in progress, wait for it to finish */
1025         if (whole->bd_claiming) {
1026                 wait_queue_head_t *wq = bit_waitqueue(&whole->bd_claiming, 0);
1027                 DEFINE_WAIT(wait);
1028
1029                 prepare_to_wait(wq, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1030                 spin_unlock(&bdev_lock);
1031                 schedule();
1032                 finish_wait(wq, &wait);
1033                 goto retry;
1034         }
1035
1036         /* yay, all mine */
1037         whole->bd_claiming = holder;
1038         spin_unlock(&bdev_lock);
1039         return 0;
1040 }
1041 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_prepare_to_claim); /* only for the loop driver */
1042
1043 static void bd_clear_claiming(struct block_device *whole, void *holder)
1044 {
1045         lockdep_assert_held(&bdev_lock);
1046         /* tell others that we're done */
1047         BUG_ON(whole->bd_claiming != holder);
1048         whole->bd_claiming = NULL;
1049         wake_up_bit(&whole->bd_claiming, 0);
1050 }
1051
1052 /**
1053  * bd_finish_claiming - finish claiming of a block device
1054  * @bdev: block device of interest
1055  * @holder: holder that has claimed @bdev
1056  *
1057  * Finish exclusive open of a block device. Mark the device as exlusively
1058  * open by the holder and wake up all waiters for exclusive open to finish.
1059  */
1060 static void bd_finish_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
1061 {
1062         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1063
1064         spin_lock(&bdev_lock);
1065         BUG_ON(!bd_may_claim(bdev, whole, holder));
1066         /*
1067          * Note that for a whole device bd_holders will be incremented twice,
1068          * and bd_holder will be set to bd_may_claim before being set to holder
1069          */
1070         whole->bd_holders++;
1071         whole->bd_holder = bd_may_claim;
1072         bdev->bd_holders++;
1073         bdev->bd_holder = holder;
1074         bd_clear_claiming(whole, holder);
1075         spin_unlock(&bdev_lock);
1076 }
1077
1078 /**
1079  * bd_abort_claiming - abort claiming of a block device
1080  * @bdev: block device of interest
1081  * @holder: holder that has claimed @bdev
1082  *
1083  * Abort claiming of a block device when the exclusive open failed. This can be
1084  * also used when exclusive open is not actually desired and we just needed
1085  * to block other exclusive openers for a while.
1086  */
1087 void bd_abort_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
1088 {
1089         spin_lock(&bdev_lock);
1090         bd_clear_claiming(bdev_whole(bdev), holder);
1091         spin_unlock(&bdev_lock);
1092 }
1093 EXPORT_SYMBOL(bd_abort_claiming);
1094
1095 #ifdef CONFIG_SYSFS
1096 struct bd_holder_disk {
1097         struct list_head        list;
1098         struct gendisk          *disk;
1099         int                     refcnt;
1100 };
1101
1102 static struct bd_holder_disk *bd_find_holder_disk(struct block_device *bdev,
1103                                                   struct gendisk *disk)
1104 {
1105         struct bd_holder_disk *holder;
1106
1107         list_for_each_entry(holder, &bdev->bd_holder_disks, list)
1108                 if (holder->disk == disk)
1109                         return holder;
1110         return NULL;
1111 }
1112
1113 static int add_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
1114 {
1115         return sysfs_create_link(from, to, kobject_name(to));
1116 }
1117
1118 static void del_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
1119 {
1120         sysfs_remove_link(from, kobject_name(to));
1121 }
1122
1123 /**
1124  * bd_link_disk_holder - create symlinks between holding disk and slave bdev
1125  * @bdev: the claimed slave bdev
1126  * @disk: the holding disk
1127  *
1128  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1129  *
1130  * This functions creates the following sysfs symlinks.
1131  *
1132  * - from "slaves" directory of the holder @disk to the claimed @bdev
1133  * - from "holders" directory of the @bdev to the holder @disk
1134  *
1135  * For example, if /dev/dm-0 maps to /dev/sda and disk for dm-0 is
1136  * passed to bd_link_disk_holder(), then:
1137  *
1138  *   /sys/block/dm-0/slaves/sda --> /sys/block/sda
1139  *   /sys/block/sda/holders/dm-0 --> /sys/block/dm-0
1140  *
1141  * The caller must have claimed @bdev before calling this function and
1142  * ensure that both @bdev and @disk are valid during the creation and
1143  * lifetime of these symlinks.
1144  *
1145  * CONTEXT:
1146  * Might sleep.
1147  *
1148  * RETURNS:
1149  * 0 on success, -errno on failure.
1150  */
1151 int bd_link_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1152 {
1153         struct bd_holder_disk *holder;
1154         int ret = 0;
1155
1156         mutex_lock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1157
1158         WARN_ON_ONCE(!bdev->bd_holder);
1159
1160         /* FIXME: remove the following once add_disk() handles errors */
1161         if (WARN_ON(!disk->slave_dir || !bdev->bd_holder_dir))
1162                 goto out_unlock;
1163
1164         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1165         if (holder) {
1166                 holder->refcnt++;
1167                 goto out_unlock;
1168         }
1169
1170         holder = kzalloc(sizeof(*holder), GFP_KERNEL);
1171         if (!holder) {
1172                 ret = -ENOMEM;
1173                 goto out_unlock;
1174         }
1175
1176         INIT_LIST_HEAD(&holder->list);
1177         holder->disk = disk;
1178         holder->refcnt = 1;
1179
1180         ret = add_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1181         if (ret)
1182                 goto out_free;
1183
1184         ret = add_symlink(bdev->bd_holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
1185         if (ret)
1186                 goto out_del;
1187         /*
1188          * bdev could be deleted beneath us which would implicitly destroy
1189          * the holder directory.  Hold on to it.
1190          */
1191         kobject_get(bdev->bd_holder_dir);
1192
1193         list_add(&holder->list, &bdev->bd_holder_disks);
1194         goto out_unlock;
1195
1196 out_del:
1197         del_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1198 out_free:
1199         kfree(holder);
1200 out_unlock:
1201         mutex_unlock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1202         return ret;
1203 }
1204 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_link_disk_holder);
1205
1206 /**
1207  * bd_unlink_disk_holder - destroy symlinks created by bd_link_disk_holder()
1208  * @bdev: the calimed slave bdev
1209  * @disk: the holding disk
1210  *
1211  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1212  *
1213  * CONTEXT:
1214  * Might sleep.
1215  */
1216 void bd_unlink_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1217 {
1218         struct bd_holder_disk *holder;
1219
1220         mutex_lock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1221
1222         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1223
1224         if (!WARN_ON_ONCE(holder == NULL) && !--holder->refcnt) {
1225                 del_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1226                 del_symlink(bdev->bd_holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
1227                 kobject_put(bdev->bd_holder_dir);
1228                 list_del_init(&holder->list);
1229                 kfree(holder);
1230         }
1231
1232         mutex_unlock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1233 }
1234 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_unlink_disk_holder);
1235 #endif
1236
1237 static void blkdev_flush_mapping(struct block_device *bdev)
1238 {
1239         WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holders);
1240         sync_blockdev(bdev);
1241         kill_bdev(bdev);
1242         bdev_write_inode(bdev);
1243 }
1244
1245 static int blkdev_get_whole(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1246 {
1247         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1248         int ret = 0;
1249
1250         if (disk->fops->open) {
1251                 ret = disk->fops->open(bdev, mode);
1252                 if (ret) {
1253                         /* avoid ghost partitions on a removed medium */
1254                         if (ret == -ENOMEDIUM &&
1255                              test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state))
1256                                 bdev_disk_changed(disk, true);
1257                         return ret;
1258                 }
1259         }
1260
1261         if (!bdev->bd_openers) {
1262                 set_init_blocksize(bdev);
1263                 if (bdev->bd_bdi == &noop_backing_dev_info)
1264                         bdev->bd_bdi = bdi_get(disk->queue->backing_dev_info);
1265         }
1266         if (test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state))
1267                 bdev_disk_changed(disk, false);
1268         bdev->bd_openers++;
1269         return 0;;
1270 }
1271
1272 static void blkdev_put_whole(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1273 {
1274         if (!--bdev->bd_openers)
1275                 blkdev_flush_mapping(bdev);
1276         if (bdev->bd_disk->fops->release)
1277                 bdev->bd_disk->fops->release(bdev->bd_disk, mode);
1278 }
1279
1280 static int blkdev_get_part(struct block_device *part, fmode_t mode)
1281 {
1282         struct gendisk *disk = part->bd_disk;
1283         struct block_device *whole;
1284         int ret;
1285
1286         if (part->bd_openers)
1287                 goto done;
1288
1289         whole = bdgrab(disk->part0);
1290         ret = blkdev_get_whole(whole, mode);
1291         if (ret)
1292                 goto out_put_whole;
1293
1294         ret = -ENXIO;
1295         if (!bdev_nr_sectors(part))
1296                 goto out_blkdev_put;
1297
1298         disk->open_partitions++;
1299         set_init_blocksize(part);
1300         if (part->bd_bdi == &noop_backing_dev_info)
1301                 part->bd_bdi = bdi_get(disk->queue->backing_dev_info);
1302 done:
1303         part->bd_openers++;
1304         return 0;
1305
1306 out_blkdev_put:
1307         blkdev_put_whole(whole, mode);
1308 out_put_whole:
1309         bdput(whole);
1310         return ret;
1311 }
1312
1313 static void blkdev_put_part(struct block_device *part, fmode_t mode)
1314 {
1315         struct block_device *whole = bdev_whole(part);
1316
1317         if (--part->bd_openers)
1318                 return;
1319         blkdev_flush_mapping(part);
1320         whole->bd_disk->open_partitions--;
1321         blkdev_put_whole(whole, mode);
1322         bdput(whole);
1323 }
1324
1325 struct block_device *blkdev_get_no_open(dev_t dev)
1326 {
1327         struct block_device *bdev;
1328         struct gendisk *disk;
1329
1330         bdev = bdget(dev);
1331         if (!bdev) {
1332                 blk_request_module(dev);
1333                 bdev = bdget(dev);
1334                 if (!bdev)
1335                         return NULL;
1336         }
1337
1338         disk = bdev->bd_disk;
1339         if (!kobject_get_unless_zero(&disk_to_dev(disk)->kobj))
1340                 goto bdput;
1341         if ((disk->flags & (GENHD_FL_UP | GENHD_FL_HIDDEN)) != GENHD_FL_UP)
1342                 goto put_disk;
1343         if (!try_module_get(bdev->bd_disk->fops->owner))
1344                 goto put_disk;
1345         return bdev;
1346 put_disk:
1347         put_disk(disk);
1348 bdput:
1349         bdput(bdev);
1350         return NULL;
1351 }
1352
1353 void blkdev_put_no_open(struct block_device *bdev)
1354 {
1355         module_put(bdev->bd_disk->fops->owner);
1356         put_disk(bdev->bd_disk);
1357         bdput(bdev);
1358 }
1359
1360 /**
1361  * blkdev_get_by_dev - open a block device by device number
1362  * @dev: device number of block device to open
1363  * @mode: FMODE_* mask
1364  * @holder: exclusive holder identifier
1365  *
1366  * Open the block device described by device number @dev. If @mode includes
1367  * %FMODE_EXCL, the block device is opened with exclusive access.  Specifying
1368  * %FMODE_EXCL with a %NULL @holder is invalid.  Exclusive opens may nest for
1369  * the same @holder.
1370  *
1371  * Use this interface ONLY if you really do not have anything better - i.e. when
1372  * you are behind a truly sucky interface and all you are given is a device
1373  * number.  Everything else should use blkdev_get_by_path().
1374  *
1375  * CONTEXT:
1376  * Might sleep.
1377  *
1378  * RETURNS:
1379  * Reference to the block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1380  */
1381 struct block_device *blkdev_get_by_dev(dev_t dev, fmode_t mode, void *holder)
1382 {
1383         bool unblock_events = true;
1384         struct block_device *bdev;
1385         struct gendisk *disk;
1386         int ret;
1387
1388         ret = devcgroup_check_permission(DEVCG_DEV_BLOCK,
1389                         MAJOR(dev), MINOR(dev),
1390                         ((mode & FMODE_READ) ? DEVCG_ACC_READ : 0) |
1391                         ((mode & FMODE_WRITE) ? DEVCG_ACC_WRITE : 0));
1392         if (ret)
1393                 return ERR_PTR(ret);
1394
1395         bdev = blkdev_get_no_open(dev);
1396         if (!bdev)
1397                 return ERR_PTR(-ENXIO);
1398         disk = bdev->bd_disk;
1399
1400         if (mode & FMODE_EXCL) {
1401                 ret = bd_prepare_to_claim(bdev, holder);
1402                 if (ret)
1403                         goto put_blkdev;
1404         }
1405
1406         disk_block_events(disk);
1407
1408         mutex_lock(&disk->open_mutex);
1409         ret = -ENXIO;
1410         if (!(disk->flags & GENHD_FL_UP))
1411                 goto abort_claiming;
1412         if (bdev_is_partition(bdev))
1413                 ret = blkdev_get_part(bdev, mode);
1414         else
1415                 ret = blkdev_get_whole(bdev, mode);
1416         if (ret)
1417                 goto abort_claiming;
1418         if (mode & FMODE_EXCL) {
1419                 bd_finish_claiming(bdev, holder);
1420
1421                 /*
1422                  * Block event polling for write claims if requested.  Any write
1423                  * holder makes the write_holder state stick until all are
1424                  * released.  This is good enough and tracking individual
1425                  * writeable reference is too fragile given the way @mode is
1426                  * used in blkdev_get/put().
1427                  */
1428                 if ((mode & FMODE_WRITE) && !bdev->bd_write_holder &&
1429                     (disk->flags & GENHD_FL_BLOCK_EVENTS_ON_EXCL_WRITE)) {
1430                         bdev->bd_write_holder = true;
1431                         unblock_events = false;
1432                 }
1433         }
1434         mutex_unlock(&disk->open_mutex);
1435
1436         if (unblock_events)
1437                 disk_unblock_events(disk);
1438         return bdev;
1439
1440 abort_claiming:
1441         if (mode & FMODE_EXCL)
1442                 bd_abort_claiming(bdev, holder);
1443         mutex_unlock(&disk->open_mutex);
1444         disk_unblock_events(disk);
1445 put_blkdev:
1446         blkdev_put_no_open(bdev);
1447         return ERR_PTR(ret);
1448 }
1449 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_dev);
1450
1451 /**
1452  * blkdev_get_by_path - open a block device by name
1453  * @path: path to the block device to open
1454  * @mode: FMODE_* mask
1455  * @holder: exclusive holder identifier
1456  *
1457  * Open the block device described by the device file at @path.  If @mode
1458  * includes %FMODE_EXCL, the block device is opened with exclusive access.
1459  * Specifying %FMODE_EXCL with a %NULL @holder is invalid.  Exclusive opens may
1460  * nest for the same @holder.
1461  *
1462  * CONTEXT:
1463  * Might sleep.
1464  *
1465  * RETURNS:
1466  * Reference to the block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1467  */
1468 struct block_device *blkdev_get_by_path(const char *path, fmode_t mode,
1469                                         void *holder)
1470 {
1471         struct block_device *bdev;
1472         dev_t dev;
1473         int error;
1474
1475         error = lookup_bdev(path, &dev);
1476         if (error)
1477                 return ERR_PTR(error);
1478
1479         bdev = blkdev_get_by_dev(dev, mode, holder);
1480         if (!IS_ERR(bdev) && (mode & FMODE_WRITE) && bdev_read_only(bdev)) {
1481                 blkdev_put(bdev, mode);
1482                 return ERR_PTR(-EACCES);
1483         }
1484
1485         return bdev;
1486 }
1487 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_path);
1488
1489 static int blkdev_open(struct inode * inode, struct file * filp)
1490 {
1491         struct block_device *bdev;
1492
1493         /*
1494          * Preserve backwards compatibility and allow large file access
1495          * even if userspace doesn't ask for it explicitly. Some mkfs
1496          * binary needs it. We might want to drop this workaround
1497          * during an unstable branch.
1498          */
1499         filp->f_flags |= O_LARGEFILE;
1500
1501         filp->f_mode |= FMODE_NOWAIT | FMODE_BUF_RASYNC;
1502
1503         if (filp->f_flags & O_NDELAY)
1504                 filp->f_mode |= FMODE_NDELAY;
1505         if (filp->f_flags & O_EXCL)
1506                 filp->f_mode |= FMODE_EXCL;
1507         if ((filp->f_flags & O_ACCMODE) == 3)
1508                 filp->f_mode |= FMODE_WRITE_IOCTL;
1509
1510         bdev = blkdev_get_by_dev(inode->i_rdev, filp->f_mode, filp);
1511         if (IS_ERR(bdev))
1512                 return PTR_ERR(bdev);
1513         filp->f_mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
1514         filp->f_wb_err = filemap_sample_wb_err(filp->f_mapping);
1515         return 0;
1516 }
1517
1518 void blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1519 {
1520         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1521
1522         /*
1523          * Sync early if it looks like we're the last one.  If someone else
1524          * opens the block device between now and the decrement of bd_openers
1525          * then we did a sync that we didn't need to, but that's not the end
1526          * of the world and we want to avoid long (could be several minute)
1527          * syncs while holding the mutex.
1528          */
1529         if (bdev->bd_openers == 1)
1530                 sync_blockdev(bdev);
1531
1532         mutex_lock(&disk->open_mutex);
1533         if (mode & FMODE_EXCL) {
1534                 struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1535                 bool bdev_free;
1536
1537                 /*
1538                  * Release a claim on the device.  The holder fields
1539                  * are protected with bdev_lock.  open_mutex is to
1540                  * synchronize disk_holder unlinking.
1541                  */
1542                 spin_lock(&bdev_lock);
1543
1544                 WARN_ON_ONCE(--bdev->bd_holders < 0);
1545                 WARN_ON_ONCE(--whole->bd_holders < 0);
1546
1547                 if ((bdev_free = !bdev->bd_holders))
1548                         bdev->bd_holder = NULL;
1549                 if (!whole->bd_holders)
1550                         whole->bd_holder = NULL;
1551
1552                 spin_unlock(&bdev_lock);
1553
1554                 /*
1555                  * If this was the last claim, remove holder link and
1556                  * unblock evpoll if it was a write holder.
1557                  */
1558                 if (bdev_free && bdev->bd_write_holder) {
1559                         disk_unblock_events(disk);
1560                         bdev->bd_write_holder = false;
1561                 }
1562         }
1563
1564         /*
1565          * Trigger event checking and tell drivers to flush MEDIA_CHANGE
1566          * event.  This is to ensure detection of media removal commanded
1567          * from userland - e.g. eject(1).
1568          */
1569         disk_flush_events(disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1570
1571         if (bdev_is_partition(bdev))
1572                 blkdev_put_part(bdev, mode);
1573         else
1574                 blkdev_put_whole(bdev, mode);
1575         mutex_unlock(&disk->open_mutex);
1576
1577         blkdev_put_no_open(bdev);
1578 }
1579 EXPORT_SYMBOL(blkdev_put);
1580
1581 static int blkdev_close(struct inode * inode, struct file * filp)
1582 {
1583         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(filp));
1584         blkdev_put(bdev, filp->f_mode);
1585         return 0;
1586 }
1587
1588 static long block_ioctl(struct file *file, unsigned cmd, unsigned long arg)
1589 {
1590         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1591         fmode_t mode = file->f_mode;
1592
1593         /*
1594          * O_NDELAY can be altered using fcntl(.., F_SETFL, ..), so we have
1595          * to updated it before every ioctl.
1596          */
1597         if (file->f_flags & O_NDELAY)
1598                 mode |= FMODE_NDELAY;
1599         else
1600                 mode &= ~FMODE_NDELAY;
1601
1602         return blkdev_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1603 }
1604
1605 /*
1606  * Write data to the block device.  Only intended for the block device itself
1607  * and the raw driver which basically is a fake block device.
1608  *
1609  * Does not take i_mutex for the write and thus is not for general purpose
1610  * use.
1611  */
1612 static ssize_t blkdev_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1613 {
1614         struct file *file = iocb->ki_filp;
1615         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1616         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1617         struct blk_plug plug;
1618         size_t shorted = 0;
1619         ssize_t ret;
1620
1621         if (bdev_read_only(I_BDEV(bd_inode)))
1622                 return -EPERM;
1623
1624         if (IS_SWAPFILE(bd_inode) && !is_hibernate_resume_dev(bd_inode->i_rdev))
1625                 return -ETXTBSY;
1626
1627         if (!iov_iter_count(from))
1628                 return 0;
1629
1630         if (iocb->ki_pos >= size)
1631                 return -ENOSPC;
1632
1633         if ((iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_DIRECT)) == IOCB_NOWAIT)
1634                 return -EOPNOTSUPP;
1635
1636         size -= iocb->ki_pos;
1637         if (iov_iter_count(from) > size) {
1638                 shorted = iov_iter_count(from) - size;
1639                 iov_iter_truncate(from, size);
1640         }
1641
1642         blk_start_plug(&plug);
1643         ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
1644         if (ret > 0)
1645                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
1646         iov_iter_reexpand(from, iov_iter_count(from) + shorted);
1647         blk_finish_plug(&plug);
1648         return ret;
1649 }
1650
1651 static ssize_t blkdev_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
1652 {
1653         struct file *file = iocb->ki_filp;
1654         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1655         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1656         loff_t pos = iocb->ki_pos;
1657         size_t shorted = 0;
1658         ssize_t ret;
1659
1660         if (pos >= size)
1661                 return 0;
1662
1663         size -= pos;
1664         if (iov_iter_count(to) > size) {
1665                 shorted = iov_iter_count(to) - size;
1666                 iov_iter_truncate(to, size);
1667         }
1668
1669         ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
1670         iov_iter_reexpand(to, iov_iter_count(to) + shorted);
1671         return ret;
1672 }
1673
1674 static int blkdev_writepages(struct address_space *mapping,
1675                              struct writeback_control *wbc)
1676 {
1677         return generic_writepages(mapping, wbc);
1678 }
1679
1680 static const struct address_space_operations def_blk_aops = {
1681         .set_page_dirty = __set_page_dirty_buffers,
1682         .readpage       = blkdev_readpage,
1683         .readahead      = blkdev_readahead,
1684         .writepage      = blkdev_writepage,
1685         .write_begin    = blkdev_write_begin,
1686         .write_end      = blkdev_write_end,
1687         .writepages     = blkdev_writepages,
1688         .direct_IO      = blkdev_direct_IO,
1689         .migratepage    = buffer_migrate_page_norefs,
1690         .is_dirty_writeback = buffer_check_dirty_writeback,
1691 };
1692
1693 #define BLKDEV_FALLOC_FL_SUPPORTED                                      \
1694                 (FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |           \
1695                  FALLOC_FL_ZERO_RANGE | FALLOC_FL_NO_HIDE_STALE)
1696
1697 static long blkdev_fallocate(struct file *file, int mode, loff_t start,
1698                              loff_t len)
1699 {
1700         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1701         loff_t end = start + len - 1;
1702         loff_t isize;
1703         int error;
1704
1705         /* Fail if we don't recognize the flags. */
1706         if (mode & ~BLKDEV_FALLOC_FL_SUPPORTED)
1707                 return -EOPNOTSUPP;
1708
1709         /* Don't go off the end of the device. */
1710         isize = i_size_read(bdev->bd_inode);
1711         if (start >= isize)
1712                 return -EINVAL;
1713         if (end >= isize) {
1714                 if (mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) {
1715                         len = isize - start;
1716                         end = start + len - 1;
1717                 } else
1718                         return -EINVAL;
1719         }
1720
1721         /*
1722          * Don't allow IO that isn't aligned to logical block size.
1723          */
1724         if ((start | len) & (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
1725                 return -EINVAL;
1726
1727         /* Invalidate the page cache, including dirty pages. */
1728         error = truncate_bdev_range(bdev, file->f_mode, start, end);
1729         if (error)
1730                 return error;
1731
1732         switch (mode) {
1733         case FALLOC_FL_ZERO_RANGE:
1734         case FALLOC_FL_ZERO_RANGE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE:
1735                 error = blkdev_issue_zeroout(bdev, start >> 9, len >> 9,
1736                                             GFP_KERNEL, BLKDEV_ZERO_NOUNMAP);
1737                 break;
1738         case FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE:
1739                 error = blkdev_issue_zeroout(bdev, start >> 9, len >> 9,
1740                                              GFP_KERNEL, BLKDEV_ZERO_NOFALLBACK);
1741                 break;
1742         case FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_NO_HIDE_STALE:
1743                 error = blkdev_issue_discard(bdev, start >> 9, len >> 9,
1744                                              GFP_KERNEL, 0);
1745                 break;
1746         default:
1747                 return -EOPNOTSUPP;
1748         }
1749         if (error)
1750                 return error;
1751
1752         /*
1753          * Invalidate the page cache again; if someone wandered in and dirtied
1754          * a page, we just discard it - userspace has no way of knowing whether
1755          * the write happened before or after discard completing...
1756          */
1757         return truncate_bdev_range(bdev, file->f_mode, start, end);
1758 }
1759
1760 const struct file_operations def_blk_fops = {
1761         .open           = blkdev_open,
1762         .release        = blkdev_close,
1763         .llseek         = block_llseek,
1764         .read_iter      = blkdev_read_iter,
1765         .write_iter     = blkdev_write_iter,
1766         .iopoll         = blkdev_iopoll,
1767         .mmap           = generic_file_mmap,
1768         .fsync          = blkdev_fsync,
1769         .unlocked_ioctl = block_ioctl,
1770 #ifdef CONFIG_COMPAT
1771         .compat_ioctl   = compat_blkdev_ioctl,
1772 #endif
1773         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1774         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1775         .fallocate      = blkdev_fallocate,
1776 };
1777
1778 /**
1779  * lookup_bdev  - lookup a struct block_device by name
1780  * @pathname:   special file representing the block device
1781  * @dev:        return value of the block device's dev_t
1782  *
1783  * Get a reference to the blockdevice at @pathname in the current
1784  * namespace if possible and return it.  Return ERR_PTR(error)
1785  * otherwise.
1786  */
1787 int lookup_bdev(const char *pathname, dev_t *dev)
1788 {
1789         struct inode *inode;
1790         struct path path;
1791         int error;
1792
1793         if (!pathname || !*pathname)
1794                 return -EINVAL;
1795
1796         error = kern_path(pathname, LOOKUP_FOLLOW, &path);
1797         if (error)
1798                 return error;
1799
1800         inode = d_backing_inode(path.dentry);
1801         error = -ENOTBLK;
1802         if (!S_ISBLK(inode->i_mode))
1803                 goto out_path_put;
1804         error = -EACCES;
1805         if (!may_open_dev(&path))
1806                 goto out_path_put;
1807
1808         *dev = inode->i_rdev;
1809         error = 0;
1810 out_path_put:
1811         path_put(&path);
1812         return error;
1813 }
1814 EXPORT_SYMBOL(lookup_bdev);
1815
1816 int __invalidate_device(struct block_device *bdev, bool kill_dirty)
1817 {
1818         struct super_block *sb = get_super(bdev);
1819         int res = 0;
1820
1821         if (sb) {
1822                 /*
1823                  * no need to lock the super, get_super holds the
1824                  * read mutex so the filesystem cannot go away
1825                  * under us (->put_super runs with the write lock
1826                  * hold).
1827                  */
1828                 shrink_dcache_sb(sb);
1829                 res = invalidate_inodes(sb, kill_dirty);
1830                 drop_super(sb);
1831         }
1832         invalidate_bdev(bdev);
1833         return res;
1834 }
1835 EXPORT_SYMBOL(__invalidate_device);
1836
1837 void iterate_bdevs(void (*func)(struct block_device *, void *), void *arg)
1838 {
1839         struct inode *inode, *old_inode = NULL;
1840
1841         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1842         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list) {
1843                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
1844                 struct block_device *bdev;
1845
1846                 spin_lock(&inode->i_lock);
1847                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_WILL_FREE|I_NEW) ||
1848                     mapping->nrpages == 0) {
1849                         spin_unlock(&inode->i_lock);
1850                         continue;
1851                 }
1852                 __iget(inode);
1853                 spin_unlock(&inode->i_lock);
1854                 spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1855                 /*
1856                  * We hold a reference to 'inode' so it couldn't have been
1857                  * removed from s_inodes list while we dropped the
1858                  * s_inode_list_lock  We cannot iput the inode now as we can
1859                  * be holding the last reference and we cannot iput it under
1860                  * s_inode_list_lock. So we keep the reference and iput it
1861                  * later.
1862                  */
1863                 iput(old_inode);
1864                 old_inode = inode;
1865                 bdev = I_BDEV(inode);
1866
1867                 mutex_lock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1868                 if (bdev->bd_openers)
1869                         func(bdev, arg);
1870                 mutex_unlock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1871
1872                 spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1873         }
1874         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1875         iput(old_inode);
1876 }