mm/hugetlbfs: unmap pages if page fault raced with hole punch
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / block_dev.c
1 /*
2  *  linux/fs/block_dev.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
5  *  Copyright (C) 2001  Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
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/uio.h>
28 #include <linux/namei.h>
29 #include <linux/log2.h>
30 #include <linux/cleancache.h>
31 #include <linux/dax.h>
32 #include <asm/uaccess.h>
33 #include "internal.h"
34
35 struct bdev_inode {
36         struct block_device bdev;
37         struct inode vfs_inode;
38 };
39
40 static const struct address_space_operations def_blk_aops;
41
42 static inline struct bdev_inode *BDEV_I(struct inode *inode)
43 {
44         return container_of(inode, struct bdev_inode, vfs_inode);
45 }
46
47 struct block_device *I_BDEV(struct inode *inode)
48 {
49         return &BDEV_I(inode)->bdev;
50 }
51 EXPORT_SYMBOL(I_BDEV);
52
53 static void bdev_write_inode(struct block_device *bdev)
54 {
55         struct inode *inode = bdev->bd_inode;
56         int ret;
57
58         spin_lock(&inode->i_lock);
59         while (inode->i_state & I_DIRTY) {
60                 spin_unlock(&inode->i_lock);
61                 ret = write_inode_now(inode, true);
62                 if (ret) {
63                         char name[BDEVNAME_SIZE];
64                         pr_warn_ratelimited("VFS: Dirty inode writeback failed "
65                                             "for block device %s (err=%d).\n",
66                                             bdevname(bdev, name), ret);
67                 }
68                 spin_lock(&inode->i_lock);
69         }
70         spin_unlock(&inode->i_lock);
71 }
72
73 /* Kill _all_ buffers and pagecache , dirty or not.. */
74 void kill_bdev(struct block_device *bdev)
75 {
76         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
77
78         if (mapping->nrpages == 0 && mapping->nrshadows == 0)
79                 return;
80
81         invalidate_bh_lrus();
82         truncate_inode_pages(mapping, 0);
83 }       
84 EXPORT_SYMBOL(kill_bdev);
85
86 /* Invalidate clean unused buffers and pagecache. */
87 void invalidate_bdev(struct block_device *bdev)
88 {
89         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
90
91         if (mapping->nrpages == 0)
92                 return;
93
94         invalidate_bh_lrus();
95         lru_add_drain_all();    /* make sure all lru add caches are flushed */
96         invalidate_mapping_pages(mapping, 0, -1);
97         /* 99% of the time, we don't need to flush the cleancache on the bdev.
98          * But, for the strange corners, lets be cautious
99          */
100         cleancache_invalidate_inode(mapping);
101 }
102 EXPORT_SYMBOL(invalidate_bdev);
103
104 int set_blocksize(struct block_device *bdev, int size)
105 {
106         /* Size must be a power of two, and between 512 and PAGE_SIZE */
107         if (size > PAGE_SIZE || size < 512 || !is_power_of_2(size))
108                 return -EINVAL;
109
110         /* Size cannot be smaller than the size supported by the device */
111         if (size < bdev_logical_block_size(bdev))
112                 return -EINVAL;
113
114         /* Don't change the size if it is same as current */
115         if (bdev->bd_block_size != size) {
116                 sync_blockdev(bdev);
117                 bdev->bd_block_size = size;
118                 bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(size);
119                 kill_bdev(bdev);
120         }
121         return 0;
122 }
123
124 EXPORT_SYMBOL(set_blocksize);
125
126 int sb_set_blocksize(struct super_block *sb, int size)
127 {
128         if (set_blocksize(sb->s_bdev, size))
129                 return 0;
130         /* If we get here, we know size is power of two
131          * and it's value is between 512 and PAGE_SIZE */
132         sb->s_blocksize = size;
133         sb->s_blocksize_bits = blksize_bits(size);
134         return sb->s_blocksize;
135 }
136
137 EXPORT_SYMBOL(sb_set_blocksize);
138
139 int sb_min_blocksize(struct super_block *sb, int size)
140 {
141         int minsize = bdev_logical_block_size(sb->s_bdev);
142         if (size < minsize)
143                 size = minsize;
144         return sb_set_blocksize(sb, size);
145 }
146
147 EXPORT_SYMBOL(sb_min_blocksize);
148
149 static int
150 blkdev_get_block(struct inode *inode, sector_t iblock,
151                 struct buffer_head *bh, int create)
152 {
153         bh->b_bdev = I_BDEV(inode);
154         bh->b_blocknr = iblock;
155         set_buffer_mapped(bh);
156         return 0;
157 }
158
159 static struct inode *bdev_file_inode(struct file *file)
160 {
161         return file->f_mapping->host;
162 }
163
164 static ssize_t
165 blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter, loff_t offset)
166 {
167         struct file *file = iocb->ki_filp;
168         struct inode *inode = bdev_file_inode(file);
169
170         if (IS_DAX(inode))
171                 return dax_do_io(iocb, inode, iter, offset, blkdev_get_block,
172                                 NULL, DIO_SKIP_DIO_COUNT);
173         return __blockdev_direct_IO(iocb, inode, I_BDEV(inode), iter, offset,
174                                     blkdev_get_block, NULL, NULL,
175                                     DIO_SKIP_DIO_COUNT);
176 }
177
178 int __sync_blockdev(struct block_device *bdev, int wait)
179 {
180         if (!bdev)
181                 return 0;
182         if (!wait)
183                 return filemap_flush(bdev->bd_inode->i_mapping);
184         return filemap_write_and_wait(bdev->bd_inode->i_mapping);
185 }
186
187 /*
188  * Write out and wait upon all the dirty data associated with a block
189  * device via its mapping.  Does not take the superblock lock.
190  */
191 int sync_blockdev(struct block_device *bdev)
192 {
193         return __sync_blockdev(bdev, 1);
194 }
195 EXPORT_SYMBOL(sync_blockdev);
196
197 /*
198  * Write out and wait upon all dirty data associated with this
199  * device.   Filesystem data as well as the underlying block
200  * device.  Takes the superblock lock.
201  */
202 int fsync_bdev(struct block_device *bdev)
203 {
204         struct super_block *sb = get_super(bdev);
205         if (sb) {
206                 int res = sync_filesystem(sb);
207                 drop_super(sb);
208                 return res;
209         }
210         return sync_blockdev(bdev);
211 }
212 EXPORT_SYMBOL(fsync_bdev);
213
214 /**
215  * freeze_bdev  --  lock a filesystem and force it into a consistent state
216  * @bdev:       blockdevice to lock
217  *
218  * If a superblock is found on this device, we take the s_umount semaphore
219  * on it to make sure nobody unmounts until the snapshot creation is done.
220  * The reference counter (bd_fsfreeze_count) guarantees that only the last
221  * unfreeze process can unfreeze the frozen filesystem actually when multiple
222  * freeze requests arrive simultaneously. It counts up in freeze_bdev() and
223  * count down in thaw_bdev(). When it becomes 0, thaw_bdev() will unfreeze
224  * actually.
225  */
226 struct super_block *freeze_bdev(struct block_device *bdev)
227 {
228         struct super_block *sb;
229         int error = 0;
230
231         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
232         if (++bdev->bd_fsfreeze_count > 1) {
233                 /*
234                  * We don't even need to grab a reference - the first call
235                  * to freeze_bdev grab an active reference and only the last
236                  * thaw_bdev drops it.
237                  */
238                 sb = get_super(bdev);
239                 drop_super(sb);
240                 mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
241                 return sb;
242         }
243
244         sb = get_active_super(bdev);
245         if (!sb)
246                 goto out;
247         if (sb->s_op->freeze_super)
248                 error = sb->s_op->freeze_super(sb);
249         else
250                 error = freeze_super(sb);
251         if (error) {
252                 deactivate_super(sb);
253                 bdev->bd_fsfreeze_count--;
254                 mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
255                 return ERR_PTR(error);
256         }
257         deactivate_super(sb);
258  out:
259         sync_blockdev(bdev);
260         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
261         return sb;      /* thaw_bdev releases s->s_umount */
262 }
263 EXPORT_SYMBOL(freeze_bdev);
264
265 /**
266  * thaw_bdev  -- unlock filesystem
267  * @bdev:       blockdevice to unlock
268  * @sb:         associated superblock
269  *
270  * Unlocks the filesystem and marks it writeable again after freeze_bdev().
271  */
272 int thaw_bdev(struct block_device *bdev, struct super_block *sb)
273 {
274         int error = -EINVAL;
275
276         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
277         if (!bdev->bd_fsfreeze_count)
278                 goto out;
279
280         error = 0;
281         if (--bdev->bd_fsfreeze_count > 0)
282                 goto out;
283
284         if (!sb)
285                 goto out;
286
287         if (sb->s_op->thaw_super)
288                 error = sb->s_op->thaw_super(sb);
289         else
290                 error = thaw_super(sb);
291         if (error) {
292                 bdev->bd_fsfreeze_count++;
293                 mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
294                 return error;
295         }
296 out:
297         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
298         return 0;
299 }
300 EXPORT_SYMBOL(thaw_bdev);
301
302 static int blkdev_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
303 {
304         return block_write_full_page(page, blkdev_get_block, wbc);
305 }
306
307 static int blkdev_readpage(struct file * file, struct page * page)
308 {
309         return block_read_full_page(page, blkdev_get_block);
310 }
311
312 static int blkdev_readpages(struct file *file, struct address_space *mapping,
313                         struct list_head *pages, unsigned nr_pages)
314 {
315         return mpage_readpages(mapping, pages, nr_pages, blkdev_get_block);
316 }
317
318 static int blkdev_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
319                         loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
320                         struct page **pagep, void **fsdata)
321 {
322         return block_write_begin(mapping, pos, len, flags, pagep,
323                                  blkdev_get_block);
324 }
325
326 static int blkdev_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
327                         loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
328                         struct page *page, void *fsdata)
329 {
330         int ret;
331         ret = block_write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
332
333         unlock_page(page);
334         page_cache_release(page);
335
336         return ret;
337 }
338
339 /*
340  * private llseek:
341  * for a block special file file_inode(file)->i_size is zero
342  * so we compute the size by hand (just as in block_read/write above)
343  */
344 static loff_t block_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
345 {
346         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
347         loff_t retval;
348
349         mutex_lock(&bd_inode->i_mutex);
350         retval = fixed_size_llseek(file, offset, whence, i_size_read(bd_inode));
351         mutex_unlock(&bd_inode->i_mutex);
352         return retval;
353 }
354         
355 int blkdev_fsync(struct file *filp, loff_t start, loff_t end, int datasync)
356 {
357         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(filp);
358         struct block_device *bdev = I_BDEV(bd_inode);
359         int error;
360         
361         error = filemap_write_and_wait_range(filp->f_mapping, start, end);
362         if (error)
363                 return error;
364
365         /*
366          * There is no need to serialise calls to blkdev_issue_flush with
367          * i_mutex and doing so causes performance issues with concurrent
368          * O_SYNC writers to a block device.
369          */
370         error = blkdev_issue_flush(bdev, GFP_KERNEL, NULL);
371         if (error == -EOPNOTSUPP)
372                 error = 0;
373
374         return error;
375 }
376 EXPORT_SYMBOL(blkdev_fsync);
377
378 /**
379  * bdev_read_page() - Start reading a page from a block device
380  * @bdev: The device to read the page from
381  * @sector: The offset on the device to read the page to (need not be aligned)
382  * @page: The page to read
383  *
384  * On entry, the page should be locked.  It will be unlocked when the page
385  * has been read.  If the block driver implements rw_page synchronously,
386  * that will be true on exit from this function, but it need not be.
387  *
388  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
389  * queue full; callers should try a different route to read this page rather
390  * than propagate an error back up the stack.
391  *
392  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
393  */
394 int bdev_read_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
395                         struct page *page)
396 {
397         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
398         int result = -EOPNOTSUPP;
399
400         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
401                 return result;
402
403         result = blk_queue_enter(bdev->bd_queue, GFP_KERNEL);
404         if (result)
405                 return result;
406         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page, READ);
407         blk_queue_exit(bdev->bd_queue);
408         return result;
409 }
410 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_read_page);
411
412 /**
413  * bdev_write_page() - Start writing a page to a block device
414  * @bdev: The device to write the page to
415  * @sector: The offset on the device to write the page to (need not be aligned)
416  * @page: The page to write
417  * @wbc: The writeback_control for the write
418  *
419  * On entry, the page should be locked and not currently under writeback.
420  * On exit, if the write started successfully, the page will be unlocked and
421  * under writeback.  If the write failed already (eg the driver failed to
422  * queue the page to the device), the page will still be locked.  If the
423  * caller is a ->writepage implementation, it will need to unlock the page.
424  *
425  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
426  * queue full; callers should try a different route to write this page rather
427  * than propagate an error back up the stack.
428  *
429  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
430  */
431 int bdev_write_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
432                         struct page *page, struct writeback_control *wbc)
433 {
434         int result;
435         int rw = (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) ? WRITE_SYNC : WRITE;
436         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
437
438         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
439                 return -EOPNOTSUPP;
440         result = blk_queue_enter(bdev->bd_queue, GFP_NOIO);
441         if (result)
442                 return result;
443
444         set_page_writeback(page);
445         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page, rw);
446         if (result)
447                 end_page_writeback(page);
448         else
449                 unlock_page(page);
450         blk_queue_exit(bdev->bd_queue);
451         return result;
452 }
453 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_write_page);
454
455 /**
456  * bdev_direct_access() - Get the address for directly-accessibly memory
457  * @bdev: The device containing the memory
458  * @dax: control and output parameters for ->direct_access
459  *
460  * If a block device is made up of directly addressable memory, this function
461  * will tell the caller the PFN and the address of the memory.  The address
462  * may be directly dereferenced within the kernel without the need to call
463  * ioremap(), kmap() or similar.  The PFN is suitable for inserting into
464  * page tables.
465  *
466  * Return: negative errno if an error occurs, otherwise the number of bytes
467  * accessible at this address.
468  */
469 long bdev_direct_access(struct block_device *bdev, struct blk_dax_ctl *dax)
470 {
471         sector_t sector = dax->sector;
472         long avail, size = dax->size;
473         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
474
475         /*
476          * The device driver is allowed to sleep, in order to make the
477          * memory directly accessible.
478          */
479         might_sleep();
480
481         if (size < 0)
482                 return size;
483         if (!ops->direct_access)
484                 return -EOPNOTSUPP;
485         if ((sector + DIV_ROUND_UP(size, 512)) >
486                                         part_nr_sects_read(bdev->bd_part))
487                 return -ERANGE;
488         sector += get_start_sect(bdev);
489         if (sector % (PAGE_SIZE / 512))
490                 return -EINVAL;
491         avail = ops->direct_access(bdev, sector, &dax->addr, &dax->pfn);
492         if (!avail)
493                 return -ERANGE;
494         if (avail > 0 && avail & ~PAGE_MASK)
495                 return -ENXIO;
496         return min(avail, size);
497 }
498 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_direct_access);
499
500 /*
501  * pseudo-fs
502  */
503
504 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(bdev_lock);
505 static struct kmem_cache * bdev_cachep __read_mostly;
506
507 static struct inode *bdev_alloc_inode(struct super_block *sb)
508 {
509         struct bdev_inode *ei = kmem_cache_alloc(bdev_cachep, GFP_KERNEL);
510         if (!ei)
511                 return NULL;
512         return &ei->vfs_inode;
513 }
514
515 static void bdev_i_callback(struct rcu_head *head)
516 {
517         struct inode *inode = container_of(head, struct inode, i_rcu);
518         struct bdev_inode *bdi = BDEV_I(inode);
519
520         kmem_cache_free(bdev_cachep, bdi);
521 }
522
523 static void bdev_destroy_inode(struct inode *inode)
524 {
525         call_rcu(&inode->i_rcu, bdev_i_callback);
526 }
527
528 static void init_once(void *foo)
529 {
530         struct bdev_inode *ei = (struct bdev_inode *) foo;
531         struct block_device *bdev = &ei->bdev;
532
533         memset(bdev, 0, sizeof(*bdev));
534         mutex_init(&bdev->bd_mutex);
535         INIT_LIST_HEAD(&bdev->bd_inodes);
536         INIT_LIST_HEAD(&bdev->bd_list);
537 #ifdef CONFIG_SYSFS
538         INIT_LIST_HEAD(&bdev->bd_holder_disks);
539 #endif
540         inode_init_once(&ei->vfs_inode);
541         /* Initialize mutex for freeze. */
542         mutex_init(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
543 }
544
545 static inline void __bd_forget(struct inode *inode)
546 {
547         list_del_init(&inode->i_devices);
548         inode->i_bdev = NULL;
549         inode->i_mapping = &inode->i_data;
550 }
551
552 static void bdev_evict_inode(struct inode *inode)
553 {
554         struct block_device *bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;
555         struct list_head *p;
556         truncate_inode_pages_final(&inode->i_data);
557         invalidate_inode_buffers(inode); /* is it needed here? */
558         clear_inode(inode);
559         spin_lock(&bdev_lock);
560         while ( (p = bdev->bd_inodes.next) != &bdev->bd_inodes ) {
561                 __bd_forget(list_entry(p, struct inode, i_devices));
562         }
563         list_del_init(&bdev->bd_list);
564         spin_unlock(&bdev_lock);
565 }
566
567 static const struct super_operations bdev_sops = {
568         .statfs = simple_statfs,
569         .alloc_inode = bdev_alloc_inode,
570         .destroy_inode = bdev_destroy_inode,
571         .drop_inode = generic_delete_inode,
572         .evict_inode = bdev_evict_inode,
573 };
574
575 static struct dentry *bd_mount(struct file_system_type *fs_type,
576         int flags, const char *dev_name, void *data)
577 {
578         return mount_pseudo(fs_type, "bdev:", &bdev_sops, NULL, BDEVFS_MAGIC);
579 }
580
581 static struct file_system_type bd_type = {
582         .name           = "bdev",
583         .mount          = bd_mount,
584         .kill_sb        = kill_anon_super,
585 };
586
587 struct super_block *blockdev_superblock __read_mostly;
588 EXPORT_SYMBOL_GPL(blockdev_superblock);
589
590 void __init bdev_cache_init(void)
591 {
592         int err;
593         static struct vfsmount *bd_mnt;
594
595         bdev_cachep = kmem_cache_create("bdev_cache", sizeof(struct bdev_inode),
596                         0, (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
597                                 SLAB_MEM_SPREAD|SLAB_ACCOUNT|SLAB_PANIC),
598                         init_once);
599         err = register_filesystem(&bd_type);
600         if (err)
601                 panic("Cannot register bdev pseudo-fs");
602         bd_mnt = kern_mount(&bd_type);
603         if (IS_ERR(bd_mnt))
604                 panic("Cannot create bdev pseudo-fs");
605         blockdev_superblock = bd_mnt->mnt_sb;   /* For writeback */
606 }
607
608 /*
609  * Most likely _very_ bad one - but then it's hardly critical for small
610  * /dev and can be fixed when somebody will need really large one.
611  * Keep in mind that it will be fed through icache hash function too.
612  */
613 static inline unsigned long hash(dev_t dev)
614 {
615         return MAJOR(dev)+MINOR(dev);
616 }
617
618 static int bdev_test(struct inode *inode, void *data)
619 {
620         return BDEV_I(inode)->bdev.bd_dev == *(dev_t *)data;
621 }
622
623 static int bdev_set(struct inode *inode, void *data)
624 {
625         BDEV_I(inode)->bdev.bd_dev = *(dev_t *)data;
626         return 0;
627 }
628
629 static LIST_HEAD(all_bdevs);
630
631 struct block_device *bdget(dev_t dev)
632 {
633         struct block_device *bdev;
634         struct inode *inode;
635
636         inode = iget5_locked(blockdev_superblock, hash(dev),
637                         bdev_test, bdev_set, &dev);
638
639         if (!inode)
640                 return NULL;
641
642         bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;
643
644         if (inode->i_state & I_NEW) {
645                 bdev->bd_contains = NULL;
646                 bdev->bd_super = NULL;
647                 bdev->bd_inode = inode;
648                 bdev->bd_block_size = (1 << inode->i_blkbits);
649                 bdev->bd_part_count = 0;
650                 bdev->bd_invalidated = 0;
651                 inode->i_mode = S_IFBLK;
652                 inode->i_rdev = dev;
653                 inode->i_bdev = bdev;
654                 inode->i_data.a_ops = &def_blk_aops;
655                 mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
656                 spin_lock(&bdev_lock);
657                 list_add(&bdev->bd_list, &all_bdevs);
658                 spin_unlock(&bdev_lock);
659                 unlock_new_inode(inode);
660         }
661         return bdev;
662 }
663
664 EXPORT_SYMBOL(bdget);
665
666 /**
667  * bdgrab -- Grab a reference to an already referenced block device
668  * @bdev:       Block device to grab a reference to.
669  */
670 struct block_device *bdgrab(struct block_device *bdev)
671 {
672         ihold(bdev->bd_inode);
673         return bdev;
674 }
675 EXPORT_SYMBOL(bdgrab);
676
677 long nr_blockdev_pages(void)
678 {
679         struct block_device *bdev;
680         long ret = 0;
681         spin_lock(&bdev_lock);
682         list_for_each_entry(bdev, &all_bdevs, bd_list) {
683                 ret += bdev->bd_inode->i_mapping->nrpages;
684         }
685         spin_unlock(&bdev_lock);
686         return ret;
687 }
688
689 void bdput(struct block_device *bdev)
690 {
691         iput(bdev->bd_inode);
692 }
693
694 EXPORT_SYMBOL(bdput);
695  
696 static struct block_device *bd_acquire(struct inode *inode)
697 {
698         struct block_device *bdev;
699
700         spin_lock(&bdev_lock);
701         bdev = inode->i_bdev;
702         if (bdev) {
703                 ihold(bdev->bd_inode);
704                 spin_unlock(&bdev_lock);
705                 return bdev;
706         }
707         spin_unlock(&bdev_lock);
708
709         bdev = bdget(inode->i_rdev);
710         if (bdev) {
711                 spin_lock(&bdev_lock);
712                 if (!inode->i_bdev) {
713                         /*
714                          * We take an additional reference to bd_inode,
715                          * and it's released in clear_inode() of inode.
716                          * So, we can access it via ->i_mapping always
717                          * without igrab().
718                          */
719                         ihold(bdev->bd_inode);
720                         inode->i_bdev = bdev;
721                         inode->i_mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
722                         list_add(&inode->i_devices, &bdev->bd_inodes);
723                 }
724                 spin_unlock(&bdev_lock);
725         }
726         return bdev;
727 }
728
729 /* Call when you free inode */
730
731 void bd_forget(struct inode *inode)
732 {
733         struct block_device *bdev = NULL;
734
735         spin_lock(&bdev_lock);
736         if (!sb_is_blkdev_sb(inode->i_sb))
737                 bdev = inode->i_bdev;
738         __bd_forget(inode);
739         spin_unlock(&bdev_lock);
740
741         if (bdev)
742                 iput(bdev->bd_inode);
743 }
744
745 /**
746  * bd_may_claim - test whether a block device can be claimed
747  * @bdev: block device of interest
748  * @whole: whole block device containing @bdev, may equal @bdev
749  * @holder: holder trying to claim @bdev
750  *
751  * Test whether @bdev can be claimed by @holder.
752  *
753  * CONTEXT:
754  * spin_lock(&bdev_lock).
755  *
756  * RETURNS:
757  * %true if @bdev can be claimed, %false otherwise.
758  */
759 static bool bd_may_claim(struct block_device *bdev, struct block_device *whole,
760                          void *holder)
761 {
762         if (bdev->bd_holder == holder)
763                 return true;     /* already a holder */
764         else if (bdev->bd_holder != NULL)
765                 return false;    /* held by someone else */
766         else if (bdev->bd_contains == bdev)
767                 return true;     /* is a whole device which isn't held */
768
769         else if (whole->bd_holder == bd_may_claim)
770                 return true;     /* is a partition of a device that is being partitioned */
771         else if (whole->bd_holder != NULL)
772                 return false;    /* is a partition of a held device */
773         else
774                 return true;     /* is a partition of an un-held device */
775 }
776
777 /**
778  * bd_prepare_to_claim - prepare to claim a block device
779  * @bdev: block device of interest
780  * @whole: the whole device containing @bdev, may equal @bdev
781  * @holder: holder trying to claim @bdev
782  *
783  * Prepare to claim @bdev.  This function fails if @bdev is already
784  * claimed by another holder and waits if another claiming is in
785  * progress.  This function doesn't actually claim.  On successful
786  * return, the caller has ownership of bd_claiming and bd_holder[s].
787  *
788  * CONTEXT:
789  * spin_lock(&bdev_lock).  Might release bdev_lock, sleep and regrab
790  * it multiple times.
791  *
792  * RETURNS:
793  * 0 if @bdev can be claimed, -EBUSY otherwise.
794  */
795 static int bd_prepare_to_claim(struct block_device *bdev,
796                                struct block_device *whole, void *holder)
797 {
798 retry:
799         /* if someone else claimed, fail */
800         if (!bd_may_claim(bdev, whole, holder))
801                 return -EBUSY;
802
803         /* if claiming is already in progress, wait for it to finish */
804         if (whole->bd_claiming) {
805                 wait_queue_head_t *wq = bit_waitqueue(&whole->bd_claiming, 0);
806                 DEFINE_WAIT(wait);
807
808                 prepare_to_wait(wq, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
809                 spin_unlock(&bdev_lock);
810                 schedule();
811                 finish_wait(wq, &wait);
812                 spin_lock(&bdev_lock);
813                 goto retry;
814         }
815
816         /* yay, all mine */
817         return 0;
818 }
819
820 /**
821  * bd_start_claiming - start claiming a block device
822  * @bdev: block device of interest
823  * @holder: holder trying to claim @bdev
824  *
825  * @bdev is about to be opened exclusively.  Check @bdev can be opened
826  * exclusively and mark that an exclusive open is in progress.  Each
827  * successful call to this function must be matched with a call to
828  * either bd_finish_claiming() or bd_abort_claiming() (which do not
829  * fail).
830  *
831  * This function is used to gain exclusive access to the block device
832  * without actually causing other exclusive open attempts to fail. It
833  * should be used when the open sequence itself requires exclusive
834  * access but may subsequently fail.
835  *
836  * CONTEXT:
837  * Might sleep.
838  *
839  * RETURNS:
840  * Pointer to the block device containing @bdev on success, ERR_PTR()
841  * value on failure.
842  */
843 static struct block_device *bd_start_claiming(struct block_device *bdev,
844                                               void *holder)
845 {
846         struct gendisk *disk;
847         struct block_device *whole;
848         int partno, err;
849
850         might_sleep();
851
852         /*
853          * @bdev might not have been initialized properly yet, look up
854          * and grab the outer block device the hard way.
855          */
856         disk = get_gendisk(bdev->bd_dev, &partno);
857         if (!disk)
858                 return ERR_PTR(-ENXIO);
859
860         /*
861          * Normally, @bdev should equal what's returned from bdget_disk()
862          * if partno is 0; however, some drivers (floppy) use multiple
863          * bdev's for the same physical device and @bdev may be one of the
864          * aliases.  Keep @bdev if partno is 0.  This means claimer
865          * tracking is broken for those devices but it has always been that
866          * way.
867          */
868         if (partno)
869                 whole = bdget_disk(disk, 0);
870         else
871                 whole = bdgrab(bdev);
872
873         module_put(disk->fops->owner);
874         put_disk(disk);
875         if (!whole)
876                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
877
878         /* prepare to claim, if successful, mark claiming in progress */
879         spin_lock(&bdev_lock);
880
881         err = bd_prepare_to_claim(bdev, whole, holder);
882         if (err == 0) {
883                 whole->bd_claiming = holder;
884                 spin_unlock(&bdev_lock);
885                 return whole;
886         } else {
887                 spin_unlock(&bdev_lock);
888                 bdput(whole);
889                 return ERR_PTR(err);
890         }
891 }
892
893 #ifdef CONFIG_SYSFS
894 struct bd_holder_disk {
895         struct list_head        list;
896         struct gendisk          *disk;
897         int                     refcnt;
898 };
899
900 static struct bd_holder_disk *bd_find_holder_disk(struct block_device *bdev,
901                                                   struct gendisk *disk)
902 {
903         struct bd_holder_disk *holder;
904
905         list_for_each_entry(holder, &bdev->bd_holder_disks, list)
906                 if (holder->disk == disk)
907                         return holder;
908         return NULL;
909 }
910
911 static int add_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
912 {
913         return sysfs_create_link(from, to, kobject_name(to));
914 }
915
916 static void del_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
917 {
918         sysfs_remove_link(from, kobject_name(to));
919 }
920
921 /**
922  * bd_link_disk_holder - create symlinks between holding disk and slave bdev
923  * @bdev: the claimed slave bdev
924  * @disk: the holding disk
925  *
926  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
927  *
928  * This functions creates the following sysfs symlinks.
929  *
930  * - from "slaves" directory of the holder @disk to the claimed @bdev
931  * - from "holders" directory of the @bdev to the holder @disk
932  *
933  * For example, if /dev/dm-0 maps to /dev/sda and disk for dm-0 is
934  * passed to bd_link_disk_holder(), then:
935  *
936  *   /sys/block/dm-0/slaves/sda --> /sys/block/sda
937  *   /sys/block/sda/holders/dm-0 --> /sys/block/dm-0
938  *
939  * The caller must have claimed @bdev before calling this function and
940  * ensure that both @bdev and @disk are valid during the creation and
941  * lifetime of these symlinks.
942  *
943  * CONTEXT:
944  * Might sleep.
945  *
946  * RETURNS:
947  * 0 on success, -errno on failure.
948  */
949 int bd_link_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
950 {
951         struct bd_holder_disk *holder;
952         int ret = 0;
953
954         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
955
956         WARN_ON_ONCE(!bdev->bd_holder);
957
958         /* FIXME: remove the following once add_disk() handles errors */
959         if (WARN_ON(!disk->slave_dir || !bdev->bd_part->holder_dir))
960                 goto out_unlock;
961
962         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
963         if (holder) {
964                 holder->refcnt++;
965                 goto out_unlock;
966         }
967
968         holder = kzalloc(sizeof(*holder), GFP_KERNEL);
969         if (!holder) {
970                 ret = -ENOMEM;
971                 goto out_unlock;
972         }
973
974         INIT_LIST_HEAD(&holder->list);
975         holder->disk = disk;
976         holder->refcnt = 1;
977
978         ret = add_symlink(disk->slave_dir, &part_to_dev(bdev->bd_part)->kobj);
979         if (ret)
980                 goto out_free;
981
982         ret = add_symlink(bdev->bd_part->holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
983         if (ret)
984                 goto out_del;
985         /*
986          * bdev could be deleted beneath us which would implicitly destroy
987          * the holder directory.  Hold on to it.
988          */
989         kobject_get(bdev->bd_part->holder_dir);
990
991         list_add(&holder->list, &bdev->bd_holder_disks);
992         goto out_unlock;
993
994 out_del:
995         del_symlink(disk->slave_dir, &part_to_dev(bdev->bd_part)->kobj);
996 out_free:
997         kfree(holder);
998 out_unlock:
999         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1000         return ret;
1001 }
1002 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_link_disk_holder);
1003
1004 /**
1005  * bd_unlink_disk_holder - destroy symlinks created by bd_link_disk_holder()
1006  * @bdev: the calimed slave bdev
1007  * @disk: the holding disk
1008  *
1009  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1010  *
1011  * CONTEXT:
1012  * Might sleep.
1013  */
1014 void bd_unlink_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1015 {
1016         struct bd_holder_disk *holder;
1017
1018         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1019
1020         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1021
1022         if (!WARN_ON_ONCE(holder == NULL) && !--holder->refcnt) {
1023                 del_symlink(disk->slave_dir, &part_to_dev(bdev->bd_part)->kobj);
1024                 del_symlink(bdev->bd_part->holder_dir,
1025                             &disk_to_dev(disk)->kobj);
1026                 kobject_put(bdev->bd_part->holder_dir);
1027                 list_del_init(&holder->list);
1028                 kfree(holder);
1029         }
1030
1031         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1032 }
1033 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_unlink_disk_holder);
1034 #endif
1035
1036 /**
1037  * flush_disk - invalidates all buffer-cache entries on a disk
1038  *
1039  * @bdev:      struct block device to be flushed
1040  * @kill_dirty: flag to guide handling of dirty inodes
1041  *
1042  * Invalidates all buffer-cache entries on a disk. It should be called
1043  * when a disk has been changed -- either by a media change or online
1044  * resize.
1045  */
1046 static void flush_disk(struct block_device *bdev, bool kill_dirty)
1047 {
1048         if (__invalidate_device(bdev, kill_dirty)) {
1049                 printk(KERN_WARNING "VFS: busy inodes on changed media or "
1050                        "resized disk %s\n",
1051                        bdev->bd_disk ? bdev->bd_disk->disk_name : "");
1052         }
1053
1054         if (!bdev->bd_disk)
1055                 return;
1056         if (disk_part_scan_enabled(bdev->bd_disk))
1057                 bdev->bd_invalidated = 1;
1058 }
1059
1060 /**
1061  * check_disk_size_change - checks for disk size change and adjusts bdev size.
1062  * @disk: struct gendisk to check
1063  * @bdev: struct bdev to adjust.
1064  *
1065  * This routine checks to see if the bdev size does not match the disk size
1066  * and adjusts it if it differs.
1067  */
1068 void check_disk_size_change(struct gendisk *disk, struct block_device *bdev)
1069 {
1070         loff_t disk_size, bdev_size;
1071
1072         disk_size = (loff_t)get_capacity(disk) << 9;
1073         bdev_size = i_size_read(bdev->bd_inode);
1074         if (disk_size != bdev_size) {
1075                 printk(KERN_INFO
1076                        "%s: detected capacity change from %lld to %lld\n",
1077                        disk->disk_name, bdev_size, disk_size);
1078                 i_size_write(bdev->bd_inode, disk_size);
1079                 flush_disk(bdev, false);
1080         }
1081 }
1082 EXPORT_SYMBOL(check_disk_size_change);
1083
1084 /**
1085  * revalidate_disk - wrapper for lower-level driver's revalidate_disk call-back
1086  * @disk: struct gendisk to be revalidated
1087  *
1088  * This routine is a wrapper for lower-level driver's revalidate_disk
1089  * call-backs.  It is used to do common pre and post operations needed
1090  * for all revalidate_disk operations.
1091  */
1092 int revalidate_disk(struct gendisk *disk)
1093 {
1094         struct block_device *bdev;
1095         int ret = 0;
1096
1097         if (disk->fops->revalidate_disk)
1098                 ret = disk->fops->revalidate_disk(disk);
1099         blk_integrity_revalidate(disk);
1100         bdev = bdget_disk(disk, 0);
1101         if (!bdev)
1102                 return ret;
1103
1104         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1105         check_disk_size_change(disk, bdev);
1106         bdev->bd_invalidated = 0;
1107         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1108         bdput(bdev);
1109         return ret;
1110 }
1111 EXPORT_SYMBOL(revalidate_disk);
1112
1113 /*
1114  * This routine checks whether a removable media has been changed,
1115  * and invalidates all buffer-cache-entries in that case. This
1116  * is a relatively slow routine, so we have to try to minimize using
1117  * it. Thus it is called only upon a 'mount' or 'open'. This
1118  * is the best way of combining speed and utility, I think.
1119  * People changing diskettes in the middle of an operation deserve
1120  * to lose :-)
1121  */
1122 int check_disk_change(struct block_device *bdev)
1123 {
1124         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1125         const struct block_device_operations *bdops = disk->fops;
1126         unsigned int events;
1127
1128         events = disk_clear_events(disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE |
1129                                    DISK_EVENT_EJECT_REQUEST);
1130         if (!(events & DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE))
1131                 return 0;
1132
1133         flush_disk(bdev, true);
1134         if (bdops->revalidate_disk)
1135                 bdops->revalidate_disk(bdev->bd_disk);
1136         return 1;
1137 }
1138
1139 EXPORT_SYMBOL(check_disk_change);
1140
1141 void bd_set_size(struct block_device *bdev, loff_t size)
1142 {
1143         unsigned bsize = bdev_logical_block_size(bdev);
1144
1145         mutex_lock(&bdev->bd_inode->i_mutex);
1146         i_size_write(bdev->bd_inode, size);
1147         mutex_unlock(&bdev->bd_inode->i_mutex);
1148         while (bsize < PAGE_CACHE_SIZE) {
1149                 if (size & bsize)
1150                         break;
1151                 bsize <<= 1;
1152         }
1153         bdev->bd_block_size = bsize;
1154         bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(bsize);
1155 }
1156 EXPORT_SYMBOL(bd_set_size);
1157
1158 static void __blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part);
1159
1160 /*
1161  * bd_mutex locking:
1162  *
1163  *  mutex_lock(part->bd_mutex)
1164  *    mutex_lock_nested(whole->bd_mutex, 1)
1165  */
1166
1167 static int __blkdev_get(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part)
1168 {
1169         struct gendisk *disk;
1170         struct module *owner;
1171         int ret;
1172         int partno;
1173         int perm = 0;
1174
1175         if (mode & FMODE_READ)
1176                 perm |= MAY_READ;
1177         if (mode & FMODE_WRITE)
1178                 perm |= MAY_WRITE;
1179         /*
1180          * hooks: /n/, see "layering violations".
1181          */
1182         if (!for_part) {
1183                 ret = devcgroup_inode_permission(bdev->bd_inode, perm);
1184                 if (ret != 0) {
1185                         bdput(bdev);
1186                         return ret;
1187                 }
1188         }
1189
1190  restart:
1191
1192         ret = -ENXIO;
1193         disk = get_gendisk(bdev->bd_dev, &partno);
1194         if (!disk)
1195                 goto out;
1196         owner = disk->fops->owner;
1197
1198         disk_block_events(disk);
1199         mutex_lock_nested(&bdev->bd_mutex, for_part);
1200         if (!bdev->bd_openers) {
1201                 bdev->bd_disk = disk;
1202                 bdev->bd_queue = disk->queue;
1203                 bdev->bd_contains = bdev;
1204                 bdev->bd_inode->i_flags = disk->fops->direct_access ? S_DAX : 0;
1205                 if (!partno) {
1206                         ret = -ENXIO;
1207                         bdev->bd_part = disk_get_part(disk, partno);
1208                         if (!bdev->bd_part)
1209                                 goto out_clear;
1210
1211                         ret = 0;
1212                         if (disk->fops->open) {
1213                                 ret = disk->fops->open(bdev, mode);
1214                                 if (ret == -ERESTARTSYS) {
1215                                         /* Lost a race with 'disk' being
1216                                          * deleted, try again.
1217                                          * See md.c
1218                                          */
1219                                         disk_put_part(bdev->bd_part);
1220                                         bdev->bd_part = NULL;
1221                                         bdev->bd_disk = NULL;
1222                                         bdev->bd_queue = NULL;
1223                                         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1224                                         disk_unblock_events(disk);
1225                                         put_disk(disk);
1226                                         module_put(owner);
1227                                         goto restart;
1228                                 }
1229                         }
1230
1231                         if (!ret) {
1232                                 bd_set_size(bdev,(loff_t)get_capacity(disk)<<9);
1233                                 if (!blkdev_dax_capable(bdev))
1234                                         bdev->bd_inode->i_flags &= ~S_DAX;
1235                         }
1236
1237                         /*
1238                          * If the device is invalidated, rescan partition
1239                          * if open succeeded or failed with -ENOMEDIUM.
1240                          * The latter is necessary to prevent ghost
1241                          * partitions on a removed medium.
1242                          */
1243                         if (bdev->bd_invalidated) {
1244                                 if (!ret)
1245                                         rescan_partitions(disk, bdev);
1246                                 else if (ret == -ENOMEDIUM)
1247                                         invalidate_partitions(disk, bdev);
1248                         }
1249
1250                         if (ret)
1251                                 goto out_clear;
1252                 } else {
1253                         struct block_device *whole;
1254                         whole = bdget_disk(disk, 0);
1255                         ret = -ENOMEM;
1256                         if (!whole)
1257                                 goto out_clear;
1258                         BUG_ON(for_part);
1259                         ret = __blkdev_get(whole, mode, 1);
1260                         if (ret)
1261                                 goto out_clear;
1262                         bdev->bd_contains = whole;
1263                         bdev->bd_part = disk_get_part(disk, partno);
1264                         if (!(disk->flags & GENHD_FL_UP) ||
1265                             !bdev->bd_part || !bdev->bd_part->nr_sects) {
1266                                 ret = -ENXIO;
1267                                 goto out_clear;
1268                         }
1269                         bd_set_size(bdev, (loff_t)bdev->bd_part->nr_sects << 9);
1270                         if (!blkdev_dax_capable(bdev))
1271                                 bdev->bd_inode->i_flags &= ~S_DAX;
1272                 }
1273         } else {
1274                 if (bdev->bd_contains == bdev) {
1275                         ret = 0;
1276                         if (bdev->bd_disk->fops->open)
1277                                 ret = bdev->bd_disk->fops->open(bdev, mode);
1278                         /* the same as first opener case, read comment there */
1279                         if (bdev->bd_invalidated) {
1280                                 if (!ret)
1281                                         rescan_partitions(bdev->bd_disk, bdev);
1282                                 else if (ret == -ENOMEDIUM)
1283                                         invalidate_partitions(bdev->bd_disk, bdev);
1284                         }
1285                         if (ret)
1286                                 goto out_unlock_bdev;
1287                 }
1288                 /* only one opener holds refs to the module and disk */
1289                 put_disk(disk);
1290                 module_put(owner);
1291         }
1292         bdev->bd_openers++;
1293         if (for_part)
1294                 bdev->bd_part_count++;
1295         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1296         disk_unblock_events(disk);
1297         return 0;
1298
1299  out_clear:
1300         disk_put_part(bdev->bd_part);
1301         bdev->bd_disk = NULL;
1302         bdev->bd_part = NULL;
1303         bdev->bd_queue = NULL;
1304         if (bdev != bdev->bd_contains)
1305                 __blkdev_put(bdev->bd_contains, mode, 1);
1306         bdev->bd_contains = NULL;
1307  out_unlock_bdev:
1308         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1309         disk_unblock_events(disk);
1310         put_disk(disk);
1311         module_put(owner);
1312  out:
1313         bdput(bdev);
1314
1315         return ret;
1316 }
1317
1318 /**
1319  * blkdev_get - open a block device
1320  * @bdev: block_device to open
1321  * @mode: FMODE_* mask
1322  * @holder: exclusive holder identifier
1323  *
1324  * Open @bdev with @mode.  If @mode includes %FMODE_EXCL, @bdev is
1325  * open with exclusive access.  Specifying %FMODE_EXCL with %NULL
1326  * @holder is invalid.  Exclusive opens may nest for the same @holder.
1327  *
1328  * On success, the reference count of @bdev is unchanged.  On failure,
1329  * @bdev is put.
1330  *
1331  * CONTEXT:
1332  * Might sleep.
1333  *
1334  * RETURNS:
1335  * 0 on success, -errno on failure.
1336  */
1337 int blkdev_get(struct block_device *bdev, fmode_t mode, void *holder)
1338 {
1339         struct block_device *whole = NULL;
1340         int res;
1341
1342         WARN_ON_ONCE((mode & FMODE_EXCL) && !holder);
1343
1344         if ((mode & FMODE_EXCL) && holder) {
1345                 whole = bd_start_claiming(bdev, holder);
1346                 if (IS_ERR(whole)) {
1347                         bdput(bdev);
1348                         return PTR_ERR(whole);
1349                 }
1350         }
1351
1352         res = __blkdev_get(bdev, mode, 0);
1353
1354         if (whole) {
1355                 struct gendisk *disk = whole->bd_disk;
1356
1357                 /* finish claiming */
1358                 mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1359                 spin_lock(&bdev_lock);
1360
1361                 if (!res) {
1362                         BUG_ON(!bd_may_claim(bdev, whole, holder));
1363                         /*
1364                          * Note that for a whole device bd_holders
1365                          * will be incremented twice, and bd_holder
1366                          * will be set to bd_may_claim before being
1367                          * set to holder
1368                          */
1369                         whole->bd_holders++;
1370                         whole->bd_holder = bd_may_claim;
1371                         bdev->bd_holders++;
1372                         bdev->bd_holder = holder;
1373                 }
1374
1375                 /* tell others that we're done */
1376                 BUG_ON(whole->bd_claiming != holder);
1377                 whole->bd_claiming = NULL;
1378                 wake_up_bit(&whole->bd_claiming, 0);
1379
1380                 spin_unlock(&bdev_lock);
1381
1382                 /*
1383                  * Block event polling for write claims if requested.  Any
1384                  * write holder makes the write_holder state stick until
1385                  * all are released.  This is good enough and tracking
1386                  * individual writeable reference is too fragile given the
1387                  * way @mode is used in blkdev_get/put().
1388                  */
1389                 if (!res && (mode & FMODE_WRITE) && !bdev->bd_write_holder &&
1390                     (disk->flags & GENHD_FL_BLOCK_EVENTS_ON_EXCL_WRITE)) {
1391                         bdev->bd_write_holder = true;
1392                         disk_block_events(disk);
1393                 }
1394
1395                 mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1396                 bdput(whole);
1397         }
1398
1399         return res;
1400 }
1401 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get);
1402
1403 /**
1404  * blkdev_get_by_path - open a block device by name
1405  * @path: path to the block device to open
1406  * @mode: FMODE_* mask
1407  * @holder: exclusive holder identifier
1408  *
1409  * Open the blockdevice described by the device file at @path.  @mode
1410  * and @holder are identical to blkdev_get().
1411  *
1412  * On success, the returned block_device has reference count of one.
1413  *
1414  * CONTEXT:
1415  * Might sleep.
1416  *
1417  * RETURNS:
1418  * Pointer to block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1419  */
1420 struct block_device *blkdev_get_by_path(const char *path, fmode_t mode,
1421                                         void *holder)
1422 {
1423         struct block_device *bdev;
1424         int err;
1425
1426         bdev = lookup_bdev(path);
1427         if (IS_ERR(bdev))
1428                 return bdev;
1429
1430         err = blkdev_get(bdev, mode, holder);
1431         if (err)
1432                 return ERR_PTR(err);
1433
1434         if ((mode & FMODE_WRITE) && bdev_read_only(bdev)) {
1435                 blkdev_put(bdev, mode);
1436                 return ERR_PTR(-EACCES);
1437         }
1438
1439         return bdev;
1440 }
1441 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_path);
1442
1443 /**
1444  * blkdev_get_by_dev - open a block device by device number
1445  * @dev: device number of block device to open
1446  * @mode: FMODE_* mask
1447  * @holder: exclusive holder identifier
1448  *
1449  * Open the blockdevice described by device number @dev.  @mode and
1450  * @holder are identical to blkdev_get().
1451  *
1452  * Use it ONLY if you really do not have anything better - i.e. when
1453  * you are behind a truly sucky interface and all you are given is a
1454  * device number.  _Never_ to be used for internal purposes.  If you
1455  * ever need it - reconsider your API.
1456  *
1457  * On success, the returned block_device has reference count of one.
1458  *
1459  * CONTEXT:
1460  * Might sleep.
1461  *
1462  * RETURNS:
1463  * Pointer to block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1464  */
1465 struct block_device *blkdev_get_by_dev(dev_t dev, fmode_t mode, void *holder)
1466 {
1467         struct block_device *bdev;
1468         int err;
1469
1470         bdev = bdget(dev);
1471         if (!bdev)
1472                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1473
1474         err = blkdev_get(bdev, mode, holder);
1475         if (err)
1476                 return ERR_PTR(err);
1477
1478         return bdev;
1479 }
1480 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_dev);
1481
1482 static int blkdev_open(struct inode * inode, struct file * filp)
1483 {
1484         struct block_device *bdev;
1485
1486         /*
1487          * Preserve backwards compatibility and allow large file access
1488          * even if userspace doesn't ask for it explicitly. Some mkfs
1489          * binary needs it. We might want to drop this workaround
1490          * during an unstable branch.
1491          */
1492         filp->f_flags |= O_LARGEFILE;
1493
1494         if (filp->f_flags & O_NDELAY)
1495                 filp->f_mode |= FMODE_NDELAY;
1496         if (filp->f_flags & O_EXCL)
1497                 filp->f_mode |= FMODE_EXCL;
1498         if ((filp->f_flags & O_ACCMODE) == 3)
1499                 filp->f_mode |= FMODE_WRITE_IOCTL;
1500
1501         bdev = bd_acquire(inode);
1502         if (bdev == NULL)
1503                 return -ENOMEM;
1504
1505         filp->f_mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
1506
1507         return blkdev_get(bdev, filp->f_mode, filp);
1508 }
1509
1510 static void __blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part)
1511 {
1512         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1513         struct block_device *victim = NULL;
1514
1515         mutex_lock_nested(&bdev->bd_mutex, for_part);
1516         if (for_part)
1517                 bdev->bd_part_count--;
1518
1519         if (!--bdev->bd_openers) {
1520                 WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holders);
1521                 sync_blockdev(bdev);
1522                 kill_bdev(bdev);
1523
1524                 bdev_write_inode(bdev);
1525                 /*
1526                  * Detaching bdev inode from its wb in __destroy_inode()
1527                  * is too late: the queue which embeds its bdi (along with
1528                  * root wb) can be gone as soon as we put_disk() below.
1529                  */
1530                 inode_detach_wb(bdev->bd_inode);
1531         }
1532         if (bdev->bd_contains == bdev) {
1533                 if (disk->fops->release)
1534                         disk->fops->release(disk, mode);
1535         }
1536         if (!bdev->bd_openers) {
1537                 struct module *owner = disk->fops->owner;
1538
1539                 disk_put_part(bdev->bd_part);
1540                 bdev->bd_part = NULL;
1541                 bdev->bd_disk = NULL;
1542                 if (bdev != bdev->bd_contains)
1543                         victim = bdev->bd_contains;
1544                 bdev->bd_contains = NULL;
1545
1546                 put_disk(disk);
1547                 module_put(owner);
1548         }
1549         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1550         bdput(bdev);
1551         if (victim)
1552                 __blkdev_put(victim, mode, 1);
1553 }
1554
1555 void blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1556 {
1557         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1558
1559         if (mode & FMODE_EXCL) {
1560                 bool bdev_free;
1561
1562                 /*
1563                  * Release a claim on the device.  The holder fields
1564                  * are protected with bdev_lock.  bd_mutex is to
1565                  * synchronize disk_holder unlinking.
1566                  */
1567                 spin_lock(&bdev_lock);
1568
1569                 WARN_ON_ONCE(--bdev->bd_holders < 0);
1570                 WARN_ON_ONCE(--bdev->bd_contains->bd_holders < 0);
1571
1572                 /* bd_contains might point to self, check in a separate step */
1573                 if ((bdev_free = !bdev->bd_holders))
1574                         bdev->bd_holder = NULL;
1575                 if (!bdev->bd_contains->bd_holders)
1576                         bdev->bd_contains->bd_holder = NULL;
1577
1578                 spin_unlock(&bdev_lock);
1579
1580                 /*
1581                  * If this was the last claim, remove holder link and
1582                  * unblock evpoll if it was a write holder.
1583                  */
1584                 if (bdev_free && bdev->bd_write_holder) {
1585                         disk_unblock_events(bdev->bd_disk);
1586                         bdev->bd_write_holder = false;
1587                 }
1588         }
1589
1590         /*
1591          * Trigger event checking and tell drivers to flush MEDIA_CHANGE
1592          * event.  This is to ensure detection of media removal commanded
1593          * from userland - e.g. eject(1).
1594          */
1595         disk_flush_events(bdev->bd_disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1596
1597         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1598
1599         __blkdev_put(bdev, mode, 0);
1600 }
1601 EXPORT_SYMBOL(blkdev_put);
1602
1603 static int blkdev_close(struct inode * inode, struct file * filp)
1604 {
1605         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(filp));
1606         blkdev_put(bdev, filp->f_mode);
1607         return 0;
1608 }
1609
1610 static long block_ioctl(struct file *file, unsigned cmd, unsigned long arg)
1611 {
1612         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1613         fmode_t mode = file->f_mode;
1614
1615         /*
1616          * O_NDELAY can be altered using fcntl(.., F_SETFL, ..), so we have
1617          * to updated it before every ioctl.
1618          */
1619         if (file->f_flags & O_NDELAY)
1620                 mode |= FMODE_NDELAY;
1621         else
1622                 mode &= ~FMODE_NDELAY;
1623
1624         return blkdev_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1625 }
1626
1627 /*
1628  * Write data to the block device.  Only intended for the block device itself
1629  * and the raw driver which basically is a fake block device.
1630  *
1631  * Does not take i_mutex for the write and thus is not for general purpose
1632  * use.
1633  */
1634 ssize_t blkdev_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1635 {
1636         struct file *file = iocb->ki_filp;
1637         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1638         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1639         struct blk_plug plug;
1640         ssize_t ret;
1641
1642         if (bdev_read_only(I_BDEV(bd_inode)))
1643                 return -EPERM;
1644
1645         if (!iov_iter_count(from))
1646                 return 0;
1647
1648         if (iocb->ki_pos >= size)
1649                 return -ENOSPC;
1650
1651         iov_iter_truncate(from, size - iocb->ki_pos);
1652
1653         blk_start_plug(&plug);
1654         ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
1655         if (ret > 0) {
1656                 ssize_t err;
1657                 err = generic_write_sync(file, iocb->ki_pos - ret, ret);
1658                 if (err < 0)
1659                         ret = err;
1660         }
1661         blk_finish_plug(&plug);
1662         return ret;
1663 }
1664 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkdev_write_iter);
1665
1666 ssize_t blkdev_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
1667 {
1668         struct file *file = iocb->ki_filp;
1669         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1670         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1671         loff_t pos = iocb->ki_pos;
1672
1673         if (pos >= size)
1674                 return 0;
1675
1676         size -= pos;
1677         iov_iter_truncate(to, size);
1678         return generic_file_read_iter(iocb, to);
1679 }
1680 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkdev_read_iter);
1681
1682 /*
1683  * Try to release a page associated with block device when the system
1684  * is under memory pressure.
1685  */
1686 static int blkdev_releasepage(struct page *page, gfp_t wait)
1687 {
1688         struct super_block *super = BDEV_I(page->mapping->host)->bdev.bd_super;
1689
1690         if (super && super->s_op->bdev_try_to_free_page)
1691                 return super->s_op->bdev_try_to_free_page(super, page, wait);
1692
1693         return try_to_free_buffers(page);
1694 }
1695
1696 static const struct address_space_operations def_blk_aops = {
1697         .readpage       = blkdev_readpage,
1698         .readpages      = blkdev_readpages,
1699         .writepage      = blkdev_writepage,
1700         .write_begin    = blkdev_write_begin,
1701         .write_end      = blkdev_write_end,
1702         .writepages     = generic_writepages,
1703         .releasepage    = blkdev_releasepage,
1704         .direct_IO      = blkdev_direct_IO,
1705         .is_dirty_writeback = buffer_check_dirty_writeback,
1706 };
1707
1708 #ifdef CONFIG_FS_DAX
1709 /*
1710  * In the raw block case we do not need to contend with truncation nor
1711  * unwritten file extents.  Without those concerns there is no need for
1712  * additional locking beyond the mmap_sem context that these routines
1713  * are already executing under.
1714  *
1715  * Note, there is no protection if the block device is dynamically
1716  * resized (partition grow/shrink) during a fault. A stable block device
1717  * size is already not enforced in the blkdev_direct_IO path.
1718  *
1719  * For DAX, it is the responsibility of the block device driver to
1720  * ensure the whole-disk device size is stable while requests are in
1721  * flight.
1722  *
1723  * Finally, unlike the filemap_page_mkwrite() case there is no
1724  * filesystem superblock to sync against freezing.  We still include a
1725  * pfn_mkwrite callback for dax drivers to receive write fault
1726  * notifications.
1727  */
1728 static int blkdev_dax_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
1729 {
1730         return __dax_fault(vma, vmf, blkdev_get_block, NULL);
1731 }
1732
1733 static int blkdev_dax_pmd_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1734                 pmd_t *pmd, unsigned int flags)
1735 {
1736         return __dax_pmd_fault(vma, addr, pmd, flags, blkdev_get_block, NULL);
1737 }
1738
1739 static void blkdev_vm_open(struct vm_area_struct *vma)
1740 {
1741         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(vma->vm_file);
1742         struct block_device *bdev = I_BDEV(bd_inode);
1743
1744         mutex_lock(&bd_inode->i_mutex);
1745         bdev->bd_map_count++;
1746         mutex_unlock(&bd_inode->i_mutex);
1747 }
1748
1749 static void blkdev_vm_close(struct vm_area_struct *vma)
1750 {
1751         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(vma->vm_file);
1752         struct block_device *bdev = I_BDEV(bd_inode);
1753
1754         mutex_lock(&bd_inode->i_mutex);
1755         bdev->bd_map_count--;
1756         mutex_unlock(&bd_inode->i_mutex);
1757 }
1758
1759 static const struct vm_operations_struct blkdev_dax_vm_ops = {
1760         .open           = blkdev_vm_open,
1761         .close          = blkdev_vm_close,
1762         .fault          = blkdev_dax_fault,
1763         .pmd_fault      = blkdev_dax_pmd_fault,
1764         .pfn_mkwrite    = blkdev_dax_fault,
1765 };
1766
1767 static const struct vm_operations_struct blkdev_default_vm_ops = {
1768         .open           = blkdev_vm_open,
1769         .close          = blkdev_vm_close,
1770         .fault          = filemap_fault,
1771         .map_pages      = filemap_map_pages,
1772 };
1773
1774 static int blkdev_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
1775 {
1776         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1777         struct block_device *bdev = I_BDEV(bd_inode);
1778
1779         file_accessed(file);
1780         mutex_lock(&bd_inode->i_mutex);
1781         bdev->bd_map_count++;
1782         if (IS_DAX(bd_inode)) {
1783                 vma->vm_ops = &blkdev_dax_vm_ops;
1784                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP | VM_HUGEPAGE;
1785         } else {
1786                 vma->vm_ops = &blkdev_default_vm_ops;
1787         }
1788         mutex_unlock(&bd_inode->i_mutex);
1789
1790         return 0;
1791 }
1792 #else
1793 #define blkdev_mmap generic_file_mmap
1794 #endif
1795
1796 const struct file_operations def_blk_fops = {
1797         .open           = blkdev_open,
1798         .release        = blkdev_close,
1799         .llseek         = block_llseek,
1800         .read_iter      = blkdev_read_iter,
1801         .write_iter     = blkdev_write_iter,
1802         .mmap           = blkdev_mmap,
1803         .fsync          = blkdev_fsync,
1804         .unlocked_ioctl = block_ioctl,
1805 #ifdef CONFIG_COMPAT
1806         .compat_ioctl   = compat_blkdev_ioctl,
1807 #endif
1808         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1809         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1810 };
1811
1812 int ioctl_by_bdev(struct block_device *bdev, unsigned cmd, unsigned long arg)
1813 {
1814         int res;
1815         mm_segment_t old_fs = get_fs();
1816         set_fs(KERNEL_DS);
1817         res = blkdev_ioctl(bdev, 0, cmd, arg);
1818         set_fs(old_fs);
1819         return res;
1820 }
1821
1822 EXPORT_SYMBOL(ioctl_by_bdev);
1823
1824 /**
1825  * lookup_bdev  - lookup a struct block_device by name
1826  * @pathname:   special file representing the block device
1827  *
1828  * Get a reference to the blockdevice at @pathname in the current
1829  * namespace if possible and return it.  Return ERR_PTR(error)
1830  * otherwise.
1831  */
1832 struct block_device *lookup_bdev(const char *pathname)
1833 {
1834         struct block_device *bdev;
1835         struct inode *inode;
1836         struct path path;
1837         int error;
1838
1839         if (!pathname || !*pathname)
1840                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1841
1842         error = kern_path(pathname, LOOKUP_FOLLOW, &path);
1843         if (error)
1844                 return ERR_PTR(error);
1845
1846         inode = d_backing_inode(path.dentry);
1847         error = -ENOTBLK;
1848         if (!S_ISBLK(inode->i_mode))
1849                 goto fail;
1850         error = -EACCES;
1851         if (path.mnt->mnt_flags & MNT_NODEV)
1852                 goto fail;
1853         error = -ENOMEM;
1854         bdev = bd_acquire(inode);
1855         if (!bdev)
1856                 goto fail;
1857 out:
1858         path_put(&path);
1859         return bdev;
1860 fail:
1861         bdev = ERR_PTR(error);
1862         goto out;
1863 }
1864 EXPORT_SYMBOL(lookup_bdev);
1865
1866 int __invalidate_device(struct block_device *bdev, bool kill_dirty)
1867 {
1868         struct super_block *sb = get_super(bdev);
1869         int res = 0;
1870
1871         if (sb) {
1872                 /*
1873                  * no need to lock the super, get_super holds the
1874                  * read mutex so the filesystem cannot go away
1875                  * under us (->put_super runs with the write lock
1876                  * hold).
1877                  */
1878                 shrink_dcache_sb(sb);
1879                 res = invalidate_inodes(sb, kill_dirty);
1880                 drop_super(sb);
1881         }
1882         invalidate_bdev(bdev);
1883         return res;
1884 }
1885 EXPORT_SYMBOL(__invalidate_device);
1886
1887 void iterate_bdevs(void (*func)(struct block_device *, void *), void *arg)
1888 {
1889         struct inode *inode, *old_inode = NULL;
1890
1891         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1892         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list) {
1893                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
1894
1895                 spin_lock(&inode->i_lock);
1896                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_WILL_FREE|I_NEW) ||
1897                     mapping->nrpages == 0) {
1898                         spin_unlock(&inode->i_lock);
1899                         continue;
1900                 }
1901                 __iget(inode);
1902                 spin_unlock(&inode->i_lock);
1903                 spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1904                 /*
1905                  * We hold a reference to 'inode' so it couldn't have been
1906                  * removed from s_inodes list while we dropped the
1907                  * s_inode_list_lock  We cannot iput the inode now as we can
1908                  * be holding the last reference and we cannot iput it under
1909                  * s_inode_list_lock. So we keep the reference and iput it
1910                  * later.
1911                  */
1912                 iput(old_inode);
1913                 old_inode = inode;
1914
1915                 func(I_BDEV(inode), arg);
1916
1917                 spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1918         }
1919         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1920         iput(old_inode);
1921 }