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->nrpages == 0 && mapping->nrexceptional == 0)
  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                         return err;
 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 EXPORT_SYMBOL(truncate_bdev_range);
 130
 131 static void set_init_blocksize(struct block_device *bdev)
 132 {
 133         bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(bdev_logical_block_size(bdev));
 134 }
 135
 136 int set_blocksize(struct block_device *bdev, int size)
 137 {
 138         /* Size must be a power of two, and between 512 and PAGE_SIZE */
 139         if (size > PAGE_SIZE || size < 512 || !is_power_of_2(size))
 140                 return -EINVAL;
 141
 142         /* Size cannot be smaller than the size supported by the device */
 143         if (size < bdev_logical_block_size(bdev))
 144                 return -EINVAL;
 145
 146         /* Don't change the size if it is same as current */
 147         if (bdev->bd_inode->i_blkbits != blksize_bits(size)) {
 148                 sync_blockdev(bdev);
 149                 bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(size);
 150                 kill_bdev(bdev);
 151         }
 152         return 0;
 153 }
 154
 155 EXPORT_SYMBOL(set_blocksize);
 156
 157 int sb_set_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 158 {
 159         if (set_blocksize(sb->s_bdev, size))
 160                 return 0;
 161         /* If we get here, we know size is power of two
 162          * and it's value is between 512 and PAGE_SIZE */
 163         sb->s_blocksize = size;
 164         sb->s_blocksize_bits = blksize_bits(size);
 165         return sb->s_blocksize;
 166 }
 167
 168 EXPORT_SYMBOL(sb_set_blocksize);
 169
 170 int sb_min_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 171 {
 172         int minsize = bdev_logical_block_size(sb->s_bdev);
 173         if (size < minsize)
 174                 size = minsize;
 175         return sb_set_blocksize(sb, size);
 176 }
 177
 178 EXPORT_SYMBOL(sb_min_blocksize);
 179
 180 static int
 181 blkdev_get_block(struct inode *inode, sector_t iblock,
 182                 struct buffer_head *bh, int create)
 183 {
 184         bh->b_bdev = I_BDEV(inode);
 185         bh->b_blocknr = iblock;
 186         set_buffer_mapped(bh);
 187         return 0;
 188 }
 189
 190 static struct inode *bdev_file_inode(struct file *file)
 191 {
 192         return file->f_mapping->host;
 193 }
 194
 195 static unsigned int dio_bio_write_op(struct kiocb *iocb)
 196 {
 197         unsigned int op = REQ_OP_WRITE | REQ_SYNC | REQ_IDLE;
 198
 199         /* avoid the need for a I/O completion work item */
 200         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
 201                 op |= REQ_FUA;
 202         return op;
 203 }
 204
 205 #define DIO_INLINE_BIO_VECS 4
 206
 207 static void blkdev_bio_end_io_simple(struct bio *bio)
 208 {
 209         struct task_struct *waiter = bio->bi_private;
 210
 211         WRITE_ONCE(bio->bi_private, NULL);
 212         blk_wake_io_task(waiter);
 213 }
 214
 215 static ssize_t
 216 __blkdev_direct_IO_simple(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
 217                 int nr_pages)
 218 {
 219         struct file *file = iocb->ki_filp;
 220         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
 221         struct bio_vec inline_vecs[DIO_INLINE_BIO_VECS], *vecs;
 222         loff_t pos = iocb->ki_pos;
 223         bool should_dirty = false;
 224         struct bio bio;
 225         ssize_t ret;
 226         blk_qc_t qc;
 227
 228         if ((pos | iov_iter_alignment(iter)) &
 229             (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
 230                 return -EINVAL;
 231
 232         if (nr_pages <= DIO_INLINE_BIO_VECS)
 233                 vecs = inline_vecs;
 234         else {
 235                 vecs = kmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct bio_vec),
 236                                      GFP_KERNEL);
 237                 if (!vecs)
 238                         return -ENOMEM;
 239         }
 240
 241         bio_init(&bio, vecs, nr_pages);
 242         bio_set_dev(&bio, bdev);
 243         bio.bi_iter.bi_sector = pos >> 9;
 244         bio.bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 245         bio.bi_private = current;
 246         bio.bi_end_io = blkdev_bio_end_io_simple;
 247         bio.bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 248
 249         ret = bio_iov_iter_get_pages(&bio, iter);
 250         if (unlikely(ret))
 251                 goto out;
 252         ret = bio.bi_iter.bi_size;
 253
 254         if (iov_iter_rw(iter) == READ) {
 255                 bio.bi_opf = REQ_OP_READ;
 256                 if (iter_is_iovec(iter))
 257                         should_dirty = true;
 258         } else {
 259                 bio.bi_opf = dio_bio_write_op(iocb);
 260                 task_io_account_write(ret);
 261         }
 262         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
 263                 bio_set_polled(&bio, iocb);
 264
 265         qc = submit_bio(&bio);
 266         for (;;) {
 267                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 268                 if (!READ_ONCE(bio.bi_private))
 269                         break;
 270                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
 271                     !blk_poll(bdev_get_queue(bdev), qc, true))
 272                         blk_io_schedule();
 273         }
 274         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 275
 276         bio_release_pages(&bio, should_dirty);
 277         if (unlikely(bio.bi_status))
 278                 ret = blk_status_to_errno(bio.bi_status);
 279
 280 out:
 281         if (vecs != inline_vecs)
 282                 kfree(vecs);
 283
 284         bio_uninit(&bio);
 285
 286         return ret;
 287 }
 288
 289 struct blkdev_dio {
 290         union {
 291                 struct kiocb            *iocb;
 292                 struct task_struct      *waiter;
 293         };
 294         size_t                  size;
 295         atomic_t                ref;
 296         bool                    multi_bio : 1;
 297         bool                    should_dirty : 1;
 298         bool                    is_sync : 1;
 299         struct bio              bio;
 300 };
 301
 302 static struct bio_set blkdev_dio_pool;
 303
 304 static int blkdev_iopoll(struct kiocb *kiocb, bool wait)
 305 {
 306         struct block_device *bdev = I_BDEV(kiocb->ki_filp->f_mapping->host);
 307         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
 308
 309         return blk_poll(q, READ_ONCE(kiocb->ki_cookie), wait);
 310 }
 311
 312 static void blkdev_bio_end_io(struct bio *bio)
 313 {
 314         struct blkdev_dio *dio = bio->bi_private;
 315         bool should_dirty = dio->should_dirty;
 316
 317         if (bio->bi_status && !dio->bio.bi_status)
 318                 dio->bio.bi_status = bio->bi_status;
 319
 320         if (!dio->multi_bio || atomic_dec_and_test(&dio->ref)) {
 321                 if (!dio->is_sync) {
 322                         struct kiocb *iocb = dio->iocb;
 323                         ssize_t ret;
 324
 325                         if (likely(!dio->bio.bi_status)) {
 326                                 ret = dio->size;
 327                                 iocb->ki_pos += ret;
 328                         } else {
 329                                 ret = blk_status_to_errno(dio->bio.bi_status);
 330                         }
 331
 332                         dio->iocb->ki_complete(iocb, ret, 0);
 333                         if (dio->multi_bio)
 334                                 bio_put(&dio->bio);
 335                 } else {
 336                         struct task_struct *waiter = dio->waiter;
 337
 338                         WRITE_ONCE(dio->waiter, NULL);
 339                         blk_wake_io_task(waiter);
 340                 }
 341         }
 342
 343         if (should_dirty) {
 344                 bio_check_pages_dirty(bio);
 345         } else {
 346                 bio_release_pages(bio, false);
 347                 bio_put(bio);
 348         }
 349 }
 350
 351 static ssize_t
 352 __blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter, int nr_pages)
 353 {
 354         struct file *file = iocb->ki_filp;
 355         struct inode *inode = bdev_file_inode(file);
 356         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 357         struct blk_plug plug;
 358         struct blkdev_dio *dio;
 359         struct bio *bio;
 360         bool is_poll = (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) != 0;
 361         bool is_read = (iov_iter_rw(iter) == READ), is_sync;
 362         loff_t pos = iocb->ki_pos;
 363         blk_qc_t qc = BLK_QC_T_NONE;
 364         int ret = 0;
 365
 366         if ((pos | iov_iter_alignment(iter)) &
 367             (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
 368                 return -EINVAL;
 369
 370         bio = bio_alloc_bioset(GFP_KERNEL, nr_pages, &blkdev_dio_pool);
 371
 372         dio = container_of(bio, struct blkdev_dio, bio);
 373         dio->is_sync = is_sync = is_sync_kiocb(iocb);
 374         if (dio->is_sync) {
 375                 dio->waiter = current;
 376                 bio_get(bio);
 377         } else {
 378                 dio->iocb = iocb;
 379         }
 380
 381         dio->size = 0;
 382         dio->multi_bio = false;
 383         dio->should_dirty = is_read && iter_is_iovec(iter);
 384
 385         /*
 386          * Don't plug for HIPRI/polled IO, as those should go straight
 387          * to issue
 388          */
 389         if (!is_poll)
 390                 blk_start_plug(&plug);
 391
 392         for (;;) {
 393                 bio_set_dev(bio, bdev);
 394                 bio->bi_iter.bi_sector = pos >> 9;
 395                 bio->bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 396                 bio->bi_private = dio;
 397                 bio->bi_end_io = blkdev_bio_end_io;
 398                 bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 399
 400                 ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
 401                 if (unlikely(ret)) {
 402                         bio->bi_status = BLK_STS_IOERR;
 403                         bio_endio(bio);
 404                         break;
 405                 }
 406
 407                 if (is_read) {
 408                         bio->bi_opf = REQ_OP_READ;
 409                         if (dio->should_dirty)
 410                                 bio_set_pages_dirty(bio);
 411                 } else {
 412                         bio->bi_opf = dio_bio_write_op(iocb);
 413                         task_io_account_write(bio->bi_iter.bi_size);
 414                 }
 415
 416                 dio->size += bio->bi_iter.bi_size;
 417                 pos += bio->bi_iter.bi_size;
 418
 419                 nr_pages = iov_iter_npages(iter, BIO_MAX_PAGES);
 420                 if (!nr_pages) {
 421                         bool polled = false;
 422
 423                         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) {
 424                                 bio_set_polled(bio, iocb);
 425                                 polled = true;
 426                         }
 427
 428                         qc = submit_bio(bio);
 429
 430                         if (polled)
 431                                 WRITE_ONCE(iocb->ki_cookie, qc);
 432                         break;
 433                 }
 434
 435                 if (!dio->multi_bio) {
 436                         /*
 437                          * AIO needs an extra reference to ensure the dio
 438                          * structure which is embedded into the first bio
 439                          * stays around.
 440                          */
 441                         if (!is_sync)
 442                                 bio_get(bio);
 443                         dio->multi_bio = true;
 444                         atomic_set(&dio->ref, 2);
 445                 } else {
 446                         atomic_inc(&dio->ref);
 447                 }
 448
 449                 submit_bio(bio);
 450                 bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 451         }
 452
 453         if (!is_poll)
 454                 blk_finish_plug(&plug);
 455
 456         if (!is_sync)
 457                 return -EIOCBQUEUED;
 458
 459         for (;;) {
 460                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 461                 if (!READ_ONCE(dio->waiter))
 462                         break;
 463
 464                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
 465                     !blk_poll(bdev_get_queue(bdev), qc, true))
 466                         blk_io_schedule();
 467         }
 468         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 469
 470         if (!ret)
 471                 ret = blk_status_to_errno(dio->bio.bi_status);
 472         if (likely(!ret))
 473                 ret = dio->size;
 474
 475         bio_put(&dio->bio);
 476         return ret;
 477 }
 478
 479 static ssize_t
 480 blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
 481 {
 482         int nr_pages;
 483
 484         nr_pages = iov_iter_npages(iter, BIO_MAX_PAGES + 1);
 485         if (!nr_pages)
 486                 return 0;
 487         if (is_sync_kiocb(iocb) && nr_pages <= BIO_MAX_PAGES)
 488                 return __blkdev_direct_IO_simple(iocb, iter, nr_pages);
 489
 490         return __blkdev_direct_IO(iocb, iter, min(nr_pages, BIO_MAX_PAGES));
 491 }
 492
 493 static __init int blkdev_init(void)
 494 {
 495         return bioset_init(&blkdev_dio_pool, 4, offsetof(struct blkdev_dio, bio), BIOSET_NEED_BVECS);
 496 }
 497 module_init(blkdev_init);
 498
 499 int __sync_blockdev(struct block_device *bdev, int wait)
 500 {
 501         if (!bdev)
 502                 return 0;
 503         if (!wait)
 504                 return filemap_flush(bdev->bd_inode->i_mapping);
 505         return filemap_write_and_wait(bdev->bd_inode->i_mapping);
 506 }
 507
 508 /*
 509  * Write out and wait upon all the dirty data associated with a block
 510  * device via its mapping.  Does not take the superblock lock.
 511  */
 512 int sync_blockdev(struct block_device *bdev)
 513 {
 514         return __sync_blockdev(bdev, 1);
 515 }
 516 EXPORT_SYMBOL(sync_blockdev);
 517
 518 /*
 519  * Write out and wait upon all dirty data associated with this
 520  * device.   Filesystem data as well as the underlying block
 521  * device.  Takes the superblock lock.
 522  */
 523 int fsync_bdev(struct block_device *bdev)
 524 {
 525         struct super_block *sb = get_super(bdev);
 526         if (sb) {
 527                 int res = sync_filesystem(sb);
 528                 drop_super(sb);
 529                 return res;
 530         }
 531         return sync_blockdev(bdev);
 532 }
 533 EXPORT_SYMBOL(fsync_bdev);
 534
 535 /**
 536  * freeze_bdev  --  lock a filesystem and force it into a consistent state
 537  * @bdev:       blockdevice to lock
 538  *
 539  * If a superblock is found on this device, we take the s_umount semaphore
 540  * on it to make sure nobody unmounts until the snapshot creation is done.
 541  * The reference counter (bd_fsfreeze_count) guarantees that only the last
 542  * unfreeze process can unfreeze the frozen filesystem actually when multiple
 543  * freeze requests arrive simultaneously. It counts up in freeze_bdev() and
 544  * count down in thaw_bdev(). When it becomes 0, thaw_bdev() will unfreeze
 545  * actually.
 546  */
 547 int freeze_bdev(struct block_device *bdev)
 548 {
 549         struct super_block *sb;
 550         int error = 0;
 551
 552         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 553         if (++bdev->bd_fsfreeze_count > 1)
 554                 goto done;
 555
 556         sb = get_active_super(bdev);
 557         if (!sb)
 558                 goto sync;
 559         if (sb->s_op->freeze_super)
 560                 error = sb->s_op->freeze_super(sb);
 561         else
 562                 error = freeze_super(sb);
 563         deactivate_super(sb);
 564
 565         if (error) {
 566                 bdev->bd_fsfreeze_count--;
 567                 goto done;
 568         }
 569         bdev->bd_fsfreeze_sb = sb;
 570
 571 sync:
 572         sync_blockdev(bdev);
 573 done:
 574         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 575         return error;
 576 }
 577 EXPORT_SYMBOL(freeze_bdev);
 578
 579 /**
 580  * thaw_bdev  -- unlock filesystem
 581  * @bdev:       blockdevice to unlock
 582  *
 583  * Unlocks the filesystem and marks it writeable again after freeze_bdev().
 584  */
 585 int thaw_bdev(struct block_device *bdev)
 586 {
 587         struct super_block *sb;
 588         int error = -EINVAL;
 589
 590         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 591         if (!bdev->bd_fsfreeze_count)
 592                 goto out;
 593
 594         error = 0;
 595         if (--bdev->bd_fsfreeze_count > 0)
 596                 goto out;
 597
 598         sb = bdev->bd_fsfreeze_sb;
 599         if (!sb)
 600                 goto out;
 601
 602         if (sb->s_op->thaw_super)
 603                 error = sb->s_op->thaw_super(sb);
 604         else
 605                 error = thaw_super(sb);
 606         if (error)
 607                 bdev->bd_fsfreeze_count++;
 608         else
 609                 bdev->bd_fsfreeze_sb = NULL;
 610 out:
 611         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 612         return error;
 613 }
 614 EXPORT_SYMBOL(thaw_bdev);
 615
 616 static int blkdev_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 617 {
 618         return block_write_full_page(page, blkdev_get_block, wbc);
 619 }
 620
 621 static int blkdev_readpage(struct file * file, struct page * page)
 622 {
 623         return block_read_full_page(page, blkdev_get_block);
 624 }
 625
 626 static void blkdev_readahead(struct readahead_control *rac)
 627 {
 628         mpage_readahead(rac, blkdev_get_block);
 629 }
 630
 631 static int blkdev_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
 632                         loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
 633                         struct page **pagep, void **fsdata)
 634 {
 635         return block_write_begin(mapping, pos, len, flags, pagep,
 636                                  blkdev_get_block);
 637 }
 638
 639 static int blkdev_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
 640                         loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
 641                         struct page *page, void *fsdata)
 642 {
 643         int ret;
 644         ret = block_write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
 645
 646         unlock_page(page);
 647         put_page(page);
 648
 649         return ret;
 650 }
 651
 652 /*
 653  * private llseek:
 654  * for a block special file file_inode(file)->i_size is zero
 655  * so we compute the size by hand (just as in block_read/write above)
 656  */
 657 static loff_t block_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 658 {
 659         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
 660         loff_t retval;
 661
 662         inode_lock(bd_inode);
 663         retval = fixed_size_llseek(file, offset, whence, i_size_read(bd_inode));
 664         inode_unlock(bd_inode);
 665         return retval;
 666 }
 667
 668 int blkdev_fsync(struct file *filp, loff_t start, loff_t end, int datasync)
 669 {
 670         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(filp);
 671         struct block_device *bdev = I_BDEV(bd_inode);
 672         int error;
 673
 674         error = file_write_and_wait_range(filp, start, end);
 675         if (error)
 676                 return error;
 677
 678         /*
 679          * There is no need to serialise calls to blkdev_issue_flush with
 680          * i_mutex and doing so causes performance issues with concurrent
 681          * O_SYNC writers to a block device.
 682          */
 683         error = blkdev_issue_flush(bdev, GFP_KERNEL);
 684         if (error == -EOPNOTSUPP)
 685                 error = 0;
 686
 687         return error;
 688 }
 689 EXPORT_SYMBOL(blkdev_fsync);
 690
 691 /**
 692  * bdev_read_page() - Start reading a page from a block device
 693  * @bdev: The device to read the page from
 694  * @sector: The offset on the device to read the page to (need not be aligned)
 695  * @page: The page to read
 696  *
 697  * On entry, the page should be locked.  It will be unlocked when the page
 698  * has been read.  If the block driver implements rw_page synchronously,
 699  * that will be true on exit from this function, but it need not be.
 700  *
 701  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
 702  * queue full; callers should try a different route to read this page rather
 703  * than propagate an error back up the stack.
 704  *
 705  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
 706  */
 707 int bdev_read_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
 708                         struct page *page)
 709 {
 710         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
 711         int result = -EOPNOTSUPP;
 712
 713         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
 714                 return result;
 715
 716         result = blk_queue_enter(bdev->bd_disk->queue, 0);
 717         if (result)
 718                 return result;
 719         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page,
 720                               REQ_OP_READ);
 721         blk_queue_exit(bdev->bd_disk->queue);
 722         return result;
 723 }
 724
 725 /**
 726  * bdev_write_page() - Start writing a page to a block device
 727  * @bdev: The device to write the page to
 728  * @sector: The offset on the device to write the page to (need not be aligned)
 729  * @page: The page to write
 730  * @wbc: The writeback_control for the write
 731  *
 732  * On entry, the page should be locked and not currently under writeback.
 733  * On exit, if the write started successfully, the page will be unlocked and
 734  * under writeback.  If the write failed already (eg the driver failed to
 735  * queue the page to the device), the page will still be locked.  If the
 736  * caller is a ->writepage implementation, it will need to unlock the page.
 737  *
 738  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
 739  * queue full; callers should try a different route to write this page rather
 740  * than propagate an error back up the stack.
 741  *
 742  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
 743  */
 744 int bdev_write_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
 745                         struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 746 {
 747         int result;
 748         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
 749
 750         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
 751                 return -EOPNOTSUPP;
 752         result = blk_queue_enter(bdev->bd_disk->queue, 0);
 753         if (result)
 754                 return result;
 755
 756         set_page_writeback(page);
 757         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page,
 758                               REQ_OP_WRITE);
 759         if (result) {
 760                 end_page_writeback(page);
 761         } else {
 762                 clean_page_buffers(page);
 763                 unlock_page(page);
 764         }
 765         blk_queue_exit(bdev->bd_disk->queue);
 766         return result;
 767 }
 768
 769 /*
 770  * pseudo-fs
 771  */
 772
 773 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(bdev_lock);
 774 static struct kmem_cache * bdev_cachep __read_mostly;
 775
 776 static struct inode *bdev_alloc_inode(struct super_block *sb)
 777 {
 778         struct bdev_inode *ei = kmem_cache_alloc(bdev_cachep, GFP_KERNEL);
 779
 780         if (!ei)
 781                 return NULL;
 782         memset(&ei->bdev, 0, sizeof(ei->bdev));
 783         ei->bdev.bd_bdi = &noop_backing_dev_info;
 784         return &ei->vfs_inode;
 785 }
 786
 787 static void bdev_free_inode(struct inode *inode)
 788 {
 789         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 790
 791         free_percpu(bdev->bd_stats);
 792         kfree(bdev->bd_meta_info);
 793
 794         kmem_cache_free(bdev_cachep, BDEV_I(inode));
 795 }
 796
 797 static void init_once(void *data)
 798 {
 799         struct bdev_inode *ei = data;
 800
 801         inode_init_once(&ei->vfs_inode);
 802 }
 803
 804 static void bdev_evict_inode(struct inode *inode)
 805 {
 806         struct block_device *bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;
 807         truncate_inode_pages_final(&inode->i_data);
 808         invalidate_inode_buffers(inode); /* is it needed here? */
 809         clear_inode(inode);
 810         /* Detach inode from wb early as bdi_put() may free bdi->wb */
 811         inode_detach_wb(inode);
 812         if (bdev->bd_bdi != &noop_backing_dev_info) {
 813                 bdi_put(bdev->bd_bdi);
 814                 bdev->bd_bdi = &noop_backing_dev_info;
 815         }
 816 }
 817
 818 static const struct super_operations bdev_sops = {
 819         .statfs = simple_statfs,
 820         .alloc_inode = bdev_alloc_inode,
 821         .free_inode = bdev_free_inode,
 822         .drop_inode = generic_delete_inode,
 823         .evict_inode = bdev_evict_inode,
 824 };
 825
 826 static int bd_init_fs_context(struct fs_context *fc)
 827 {
 828         struct pseudo_fs_context *ctx = init_pseudo(fc, BDEVFS_MAGIC);
 829         if (!ctx)
 830                 return -ENOMEM;
 831         fc->s_iflags |= SB_I_CGROUPWB;
 832         ctx->ops = &bdev_sops;
 833         return 0;
 834 }
 835
 836 static struct file_system_type bd_type = {
 837         .name           = "bdev",
 838         .init_fs_context = bd_init_fs_context,
 839         .kill_sb        = kill_anon_super,
 840 };
 841
 842 struct super_block *blockdev_superblock __read_mostly;
 843 EXPORT_SYMBOL_GPL(blockdev_superblock);
 844
 845 void __init bdev_cache_init(void)
 846 {
 847         int err;
 848         static struct vfsmount *bd_mnt;
 849
 850         bdev_cachep = kmem_cache_create("bdev_cache", sizeof(struct bdev_inode),
 851                         0, (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
 852                                 SLAB_MEM_SPREAD|SLAB_ACCOUNT|SLAB_PANIC),
 853                         init_once);
 854         err = register_filesystem(&bd_type);
 855         if (err)
 856                 panic("Cannot register bdev pseudo-fs");
 857         bd_mnt = kern_mount(&bd_type);
 858         if (IS_ERR(bd_mnt))
 859                 panic("Cannot create bdev pseudo-fs");
 860         blockdev_superblock = bd_mnt->mnt_sb;   /* For writeback */
 861 }
 862
 863 struct block_device *bdev_alloc(struct gendisk *disk, u8 partno)
 864 {
 865         struct block_device *bdev;
 866         struct inode *inode;
 867
 868         inode = new_inode(blockdev_superblock);
 869         if (!inode)
 870                 return NULL;
 871         inode->i_mode = S_IFBLK;
 872         inode->i_rdev = 0;
 873         inode->i_data.a_ops = &def_blk_aops;
 874         mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
 875
 876         bdev = I_BDEV(inode);
 877         mutex_init(&bdev->bd_mutex);
 878         mutex_init(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 879         spin_lock_init(&bdev->bd_size_lock);
 880         bdev->bd_disk = disk;
 881         bdev->bd_partno = partno;
 882         bdev->bd_inode = inode;
 883 #ifdef CONFIG_SYSFS
 884         INIT_LIST_HEAD(&bdev->bd_holder_disks);
 885 #endif
 886         bdev->bd_stats = alloc_percpu(struct disk_stats);
 887         if (!bdev->bd_stats) {
 888                 iput(inode);
 889                 return NULL;
 890         }
 891         return bdev;
 892 }
 893
 894 void bdev_add(struct block_device *bdev, dev_t dev)
 895 {
 896         bdev->bd_dev = dev;
 897         bdev->bd_inode->i_rdev = dev;
 898         bdev->bd_inode->i_ino = dev;
 899         insert_inode_hash(bdev->bd_inode);
 900 }
 901
 902 static struct block_device *bdget(dev_t dev)
 903 {
 904         struct inode *inode;
 905
 906         inode = ilookup(blockdev_superblock, dev);
 907         if (!inode)
 908                 return NULL;
 909         return &BDEV_I(inode)->bdev;
 910 }
 911
 912 /**
 913  * bdgrab -- Grab a reference to an already referenced block device
 914  * @bdev:       Block device to grab a reference to.
 915  *
 916  * Returns the block_device with an additional reference when successful,
 917  * or NULL if the inode is already beeing freed.
 918  */
 919 struct block_device *bdgrab(struct block_device *bdev)
 920 {
 921         if (!igrab(bdev->bd_inode))
 922                 return NULL;
 923         return bdev;
 924 }
 925 EXPORT_SYMBOL(bdgrab);
 926
 927 long nr_blockdev_pages(void)
 928 {
 929         struct inode *inode;
 930         long ret = 0;
 931
 932         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 933         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list)
 934                 ret += inode->i_mapping->nrpages;
 935         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 936
 937         return ret;
 938 }
 939
 940 void bdput(struct block_device *bdev)
 941 {
 942         iput(bdev->bd_inode);
 943 }
 944 EXPORT_SYMBOL(bdput);
 945
 946 /**
 947  * bd_may_claim - test whether a block device can be claimed
 948  * @bdev: block device of interest
 949  * @whole: whole block device containing @bdev, may equal @bdev
 950  * @holder: holder trying to claim @bdev
 951  *
 952  * Test whether @bdev can be claimed by @holder.
 953  *
 954  * CONTEXT:
 955  * spin_lock(&bdev_lock).
 956  *
 957  * RETURNS:
 958  * %true if @bdev can be claimed, %false otherwise.
 959  */
 960 static bool bd_may_claim(struct block_device *bdev, struct block_device *whole,
 961                          void *holder)
 962 {
 963         if (bdev->bd_holder == holder)
 964                 return true;     /* already a holder */
 965         else if (bdev->bd_holder != NULL)
 966                 return false;    /* held by someone else */
 967         else if (whole == bdev)
 968                 return true;     /* is a whole device which isn't held */
 969
 970         else if (whole->bd_holder == bd_may_claim)
 971                 return true;     /* is a partition of a device that is being partitioned */
 972         else if (whole->bd_holder != NULL)
 973                 return false;    /* is a partition of a held device */
 974         else
 975                 return true;     /* is a partition of an un-held device */
 976 }
 977
 978 /**
 979  * bd_prepare_to_claim - claim a block device
 980  * @bdev: block device of interest
 981  * @holder: holder trying to claim @bdev
 982  *
 983  * Claim @bdev.  This function fails if @bdev is already claimed by another
 984  * holder and waits if another claiming is in progress. return, the caller
 985  * has ownership of bd_claiming and bd_holder[s].
 986  *
 987  * RETURNS:
 988  * 0 if @bdev can be claimed, -EBUSY otherwise.
 989  */
 990 int bd_prepare_to_claim(struct block_device *bdev, void *holder)
 991 {
 992         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
 993
 994         if (WARN_ON_ONCE(!holder))
 995                 return -EINVAL;
 996 retry:
 997         spin_lock(&bdev_lock);
 998         /* if someone else claimed, fail */
 999         if (!bd_may_claim(bdev, whole, holder)) {
1000                 spin_unlock(&bdev_lock);
1001                 return -EBUSY;
1002         }
1003
1004         /* if claiming is already in progress, wait for it to finish */
1005         if (whole->bd_claiming) {
1006                 wait_queue_head_t *wq = bit_waitqueue(&whole->bd_claiming, 0);
1007                 DEFINE_WAIT(wait);
1008
1009                 prepare_to_wait(wq, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1010                 spin_unlock(&bdev_lock);
1011                 schedule();
1012                 finish_wait(wq, &wait);
1013                 goto retry;
1014         }
1015
1016         /* yay, all mine */
1017         whole->bd_claiming = holder;
1018         spin_unlock(&bdev_lock);
1019         return 0;
1020 }
1021 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_prepare_to_claim); /* only for the loop driver */
1022
1023 static void bd_clear_claiming(struct block_device *whole, void *holder)
1024 {
1025         lockdep_assert_held(&bdev_lock);
1026         /* tell others that we're done */
1027         BUG_ON(whole->bd_claiming != holder);
1028         whole->bd_claiming = NULL;
1029         wake_up_bit(&whole->bd_claiming, 0);
1030 }
1031
1032 /**
1033  * bd_finish_claiming - finish claiming of a block device
1034  * @bdev: block device of interest
1035  * @holder: holder that has claimed @bdev
1036  *
1037  * Finish exclusive open of a block device. Mark the device as exlusively
1038  * open by the holder and wake up all waiters for exclusive open to finish.
1039  */
1040 static void bd_finish_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
1041 {
1042         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1043
1044         spin_lock(&bdev_lock);
1045         BUG_ON(!bd_may_claim(bdev, whole, holder));
1046         /*
1047          * Note that for a whole device bd_holders will be incremented twice,
1048          * and bd_holder will be set to bd_may_claim before being set to holder
1049          */
1050         whole->bd_holders++;
1051         whole->bd_holder = bd_may_claim;
1052         bdev->bd_holders++;
1053         bdev->bd_holder = holder;
1054         bd_clear_claiming(whole, holder);
1055         spin_unlock(&bdev_lock);
1056 }
1057
1058 /**
1059  * bd_abort_claiming - abort claiming of a block device
1060  * @bdev: block device of interest
1061  * @holder: holder that has claimed @bdev
1062  *
1063  * Abort claiming of a block device when the exclusive open failed. This can be
1064  * also used when exclusive open is not actually desired and we just needed
1065  * to block other exclusive openers for a while.
1066  */
1067 void bd_abort_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
1068 {
1069         spin_lock(&bdev_lock);
1070         bd_clear_claiming(bdev_whole(bdev), holder);
1071         spin_unlock(&bdev_lock);
1072 }
1073 EXPORT_SYMBOL(bd_abort_claiming);
1074
1075 #ifdef CONFIG_SYSFS
1076 struct bd_holder_disk {
1077         struct list_head        list;
1078         struct gendisk          *disk;
1079         int                     refcnt;
1080 };
1081
1082 static struct bd_holder_disk *bd_find_holder_disk(struct block_device *bdev,
1083                                                   struct gendisk *disk)
1084 {
1085         struct bd_holder_disk *holder;
1086
1087         list_for_each_entry(holder, &bdev->bd_holder_disks, list)
1088                 if (holder->disk == disk)
1089                         return holder;
1090         return NULL;
1091 }
1092
1093 static int add_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
1094 {
1095         return sysfs_create_link(from, to, kobject_name(to));
1096 }
1097
1098 static void del_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
1099 {
1100         sysfs_remove_link(from, kobject_name(to));
1101 }
1102
1103 /**
1104  * bd_link_disk_holder - create symlinks between holding disk and slave bdev
1105  * @bdev: the claimed slave bdev
1106  * @disk: the holding disk
1107  *
1108  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1109  *
1110  * This functions creates the following sysfs symlinks.
1111  *
1112  * - from "slaves" directory of the holder @disk to the claimed @bdev
1113  * - from "holders" directory of the @bdev to the holder @disk
1114  *
1115  * For example, if /dev/dm-0 maps to /dev/sda and disk for dm-0 is
1116  * passed to bd_link_disk_holder(), then:
1117  *
1118  *   /sys/block/dm-0/slaves/sda --> /sys/block/sda
1119  *   /sys/block/sda/holders/dm-0 --> /sys/block/dm-0
1120  *
1121  * The caller must have claimed @bdev before calling this function and
1122  * ensure that both @bdev and @disk are valid during the creation and
1123  * lifetime of these symlinks.
1124  *
1125  * CONTEXT:
1126  * Might sleep.
1127  *
1128  * RETURNS:
1129  * 0 on success, -errno on failure.
1130  */
1131 int bd_link_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1132 {
1133         struct bd_holder_disk *holder;
1134         int ret = 0;
1135
1136         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1137
1138         WARN_ON_ONCE(!bdev->bd_holder);
1139
1140         /* FIXME: remove the following once add_disk() handles errors */
1141         if (WARN_ON(!disk->slave_dir || !bdev->bd_holder_dir))
1142                 goto out_unlock;
1143
1144         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1145         if (holder) {
1146                 holder->refcnt++;
1147                 goto out_unlock;
1148         }
1149
1150         holder = kzalloc(sizeof(*holder), GFP_KERNEL);
1151         if (!holder) {
1152                 ret = -ENOMEM;
1153                 goto out_unlock;
1154         }
1155
1156         INIT_LIST_HEAD(&holder->list);
1157         holder->disk = disk;
1158         holder->refcnt = 1;
1159
1160         ret = add_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1161         if (ret)
1162                 goto out_free;
1163
1164         ret = add_symlink(bdev->bd_holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
1165         if (ret)
1166                 goto out_del;
1167         /*
1168          * bdev could be deleted beneath us which would implicitly destroy
1169          * the holder directory.  Hold on to it.
1170          */
1171         kobject_get(bdev->bd_holder_dir);
1172
1173         list_add(&holder->list, &bdev->bd_holder_disks);
1174         goto out_unlock;
1175
1176 out_del:
1177         del_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1178 out_free:
1179         kfree(holder);
1180 out_unlock:
1181         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1182         return ret;
1183 }
1184 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_link_disk_holder);
1185
1186 /**
1187  * bd_unlink_disk_holder - destroy symlinks created by bd_link_disk_holder()
1188  * @bdev: the calimed slave bdev
1189  * @disk: the holding disk
1190  *
1191  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1192  *
1193  * CONTEXT:
1194  * Might sleep.
1195  */
1196 void bd_unlink_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1197 {
1198         struct bd_holder_disk *holder;
1199
1200         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1201
1202         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1203
1204         if (!WARN_ON_ONCE(holder == NULL) && !--holder->refcnt) {
1205                 del_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1206                 del_symlink(bdev->bd_holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
1207                 kobject_put(bdev->bd_holder_dir);
1208                 list_del_init(&holder->list);
1209                 kfree(holder);
1210         }
1211
1212         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1213 }
1214 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_unlink_disk_holder);
1215 #endif
1216
1217 static void __blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part);
1218
1219 int bdev_disk_changed(struct block_device *bdev, bool invalidate)
1220 {
1221         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1222         int ret;
1223
1224         lockdep_assert_held(&bdev->bd_mutex);
1225
1226         clear_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &bdev->bd_disk->state);
1227
1228 rescan:
1229         ret = blk_drop_partitions(bdev);
1230         if (ret)
1231                 return ret;
1232
1233         /*
1234          * Historically we only set the capacity to zero for devices that
1235          * support partitions (independ of actually having partitions created).
1236          * Doing that is rather inconsistent, but changing it broke legacy
1237          * udisks polling for legacy ide-cdrom devices.  Use the crude check
1238          * below to get the sane behavior for most device while not breaking
1239          * userspace for this particular setup.
1240          */
1241         if (invalidate) {
1242                 if (disk_part_scan_enabled(disk) ||
1243                     !(disk->flags & GENHD_FL_REMOVABLE))
1244                         set_capacity(disk, 0);
1245         } else {
1246                 if (disk->fops->revalidate_disk)
1247                         disk->fops->revalidate_disk(disk);
1248         }
1249
1250         if (get_capacity(disk)) {
1251                 ret = blk_add_partitions(disk, bdev);
1252                 if (ret == -EAGAIN)
1253                         goto rescan;
1254         } else if (invalidate) {
1255                 /*
1256                  * Tell userspace that the media / partition table may have
1257                  * changed.
1258                  */
1259                 kobject_uevent(&disk_to_dev(disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1260         }
1261
1262         return ret;
1263 }
1264 /*
1265  * Only exported for for loop and dasd for historic reasons.  Don't use in new
1266  * code!
1267  */
1268 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_disk_changed);
1269
1270 /*
1271  * bd_mutex locking:
1272  *
1273  *  mutex_lock(part->bd_mutex)
1274  *    mutex_lock_nested(whole->bd_mutex, 1)
1275  */
1276 static int __blkdev_get(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1277 {
1278         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1279         int ret = 0;
1280
1281         if (!bdev->bd_openers) {
1282                 if (!bdev_is_partition(bdev)) {
1283                         ret = 0;
1284                         if (disk->fops->open)
1285                                 ret = disk->fops->open(bdev, mode);
1286
1287                         if (!ret)
1288                                 set_init_blocksize(bdev);
1289
1290                         /*
1291                          * If the device is invalidated, rescan partition
1292                          * if open succeeded or failed with -ENOMEDIUM.
1293                          * The latter is necessary to prevent ghost
1294                          * partitions on a removed medium.
1295                          */
1296                         if (test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state) &&
1297                             (!ret || ret == -ENOMEDIUM))
1298                                 bdev_disk_changed(bdev, ret == -ENOMEDIUM);
1299
1300                         if (ret)
1301                                 return ret;
1302                 } else {
1303                         struct block_device *whole = bdgrab(disk->part0);
1304
1305                         mutex_lock_nested(&whole->bd_mutex, 1);
1306                         ret = __blkdev_get(whole, mode);
1307                         if (ret) {
1308                                 mutex_unlock(&whole->bd_mutex);
1309                                 bdput(whole);
1310                                 return ret;
1311                         }
1312                         whole->bd_part_count++;
1313                         mutex_unlock(&whole->bd_mutex);
1314
1315                         if (!(disk->flags & GENHD_FL_UP) ||
1316                             !bdev_nr_sectors(bdev)) {
1317                                 __blkdev_put(whole, mode, 1);
1318                                 bdput(whole);
1319                                 return -ENXIO;
1320                         }
1321                         set_init_blocksize(bdev);
1322                 }
1323
1324                 if (bdev->bd_bdi == &noop_backing_dev_info)
1325                         bdev->bd_bdi = bdi_get(disk->queue->backing_dev_info);
1326         } else {
1327                 if (!bdev_is_partition(bdev)) {
1328                         if (bdev->bd_disk->fops->open)
1329                                 ret = bdev->bd_disk->fops->open(bdev, mode);
1330                         /* the same as first opener case, read comment there */
1331                         if (test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state) &&
1332                             (!ret || ret == -ENOMEDIUM))
1333                                 bdev_disk_changed(bdev, ret == -ENOMEDIUM);
1334                         if (ret)
1335                                 return ret;
1336                 }
1337         }
1338         bdev->bd_openers++;
1339         return 0;
1340 }
1341
1342 struct block_device *blkdev_get_no_open(dev_t dev)
1343 {
1344         struct block_device *bdev;
1345         struct gendisk *disk;
1346
1347         down_read(&bdev_lookup_sem);
1348         bdev = bdget(dev);
1349         if (!bdev) {
1350                 up_read(&bdev_lookup_sem);
1351                 blk_request_module(dev);
1352                 down_read(&bdev_lookup_sem);
1353
1354                 bdev = bdget(dev);
1355                 if (!bdev)
1356                         goto unlock;
1357         }
1358
1359         disk = bdev->bd_disk;
1360         if (!kobject_get_unless_zero(&disk_to_dev(disk)->kobj))
1361                 goto bdput;
1362         if ((disk->flags & (GENHD_FL_UP | GENHD_FL_HIDDEN)) != GENHD_FL_UP)
1363                 goto put_disk;
1364         if (!try_module_get(bdev->bd_disk->fops->owner))
1365                 goto put_disk;
1366         up_read(&bdev_lookup_sem);
1367         return bdev;
1368 put_disk:
1369         put_disk(disk);
1370 bdput:
1371         bdput(bdev);
1372 unlock:
1373         up_read(&bdev_lookup_sem);
1374         return NULL;
1375 }
1376
1377 void blkdev_put_no_open(struct block_device *bdev)
1378 {
1379         module_put(bdev->bd_disk->fops->owner);
1380         put_disk(bdev->bd_disk);
1381         bdput(bdev);
1382 }
1383
1384 /**
1385  * blkdev_get_by_dev - open a block device by device number
1386  * @dev: device number of block device to open
1387  * @mode: FMODE_* mask
1388  * @holder: exclusive holder identifier
1389  *
1390  * Open the block device described by device number @dev. If @mode includes
1391  * %FMODE_EXCL, the block device is opened with exclusive access.  Specifying
1392  * %FMODE_EXCL with a %NULL @holder is invalid.  Exclusive opens may nest for
1393  * the same @holder.
1394  *
1395  * Use this interface ONLY if you really do not have anything better - i.e. when
1396  * you are behind a truly sucky interface and all you are given is a device
1397  * number.  Everything else should use blkdev_get_by_path().
1398  *
1399  * CONTEXT:
1400  * Might sleep.
1401  *
1402  * RETURNS:
1403  * Reference to the block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1404  */
1405 struct block_device *blkdev_get_by_dev(dev_t dev, fmode_t mode, void *holder)
1406 {
1407         bool unblock_events = true;
1408         struct block_device *bdev;
1409         struct gendisk *disk;
1410         int ret;
1411
1412         ret = devcgroup_check_permission(DEVCG_DEV_BLOCK,
1413                         MAJOR(dev), MINOR(dev),
1414                         ((mode & FMODE_READ) ? DEVCG_ACC_READ : 0) |
1415                         ((mode & FMODE_WRITE) ? DEVCG_ACC_WRITE : 0));
1416         if (ret)
1417                 return ERR_PTR(ret);
1418
1419         /*
1420          * If we lost a race with 'disk' being deleted, try again.  See md.c.
1421          */
1422 retry:
1423         bdev = blkdev_get_no_open(dev);
1424         if (!bdev)
1425                 return ERR_PTR(-ENXIO);
1426         disk = bdev->bd_disk;
1427
1428         if (mode & FMODE_EXCL) {
1429                 ret = bd_prepare_to_claim(bdev, holder);
1430                 if (ret)
1431                         goto put_blkdev;
1432         }
1433
1434         disk_block_events(disk);
1435
1436         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1437         ret =__blkdev_get(bdev, mode);
1438         if (ret)
1439                 goto abort_claiming;
1440         if (mode & FMODE_EXCL) {
1441                 bd_finish_claiming(bdev, holder);
1442
1443                 /*
1444                  * Block event polling for write claims if requested.  Any write
1445                  * holder makes the write_holder state stick until all are
1446                  * released.  This is good enough and tracking individual
1447                  * writeable reference is too fragile given the way @mode is
1448                  * used in blkdev_get/put().
1449                  */
1450                 if ((mode & FMODE_WRITE) && !bdev->bd_write_holder &&
1451                     (disk->flags & GENHD_FL_BLOCK_EVENTS_ON_EXCL_WRITE)) {
1452                         bdev->bd_write_holder = true;
1453                         unblock_events = false;
1454                 }
1455         }
1456         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1457
1458         if (unblock_events)
1459                 disk_unblock_events(disk);
1460         return bdev;
1461
1462 abort_claiming:
1463         if (mode & FMODE_EXCL)
1464                 bd_abort_claiming(bdev, holder);
1465         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1466         disk_unblock_events(disk);
1467 put_blkdev:
1468         blkdev_put_no_open(bdev);
1469         if (ret == -ERESTARTSYS)
1470                 goto retry;
1471         return ERR_PTR(ret);
1472 }
1473 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_dev);
1474
1475 /**
1476  * blkdev_get_by_path - open a block device by name
1477  * @path: path to the block device to open
1478  * @mode: FMODE_* mask
1479  * @holder: exclusive holder identifier
1480  *
1481  * Open the block device described by the device file at @path.  If @mode
1482  * includes %FMODE_EXCL, the block device is opened with exclusive access.
1483  * Specifying %FMODE_EXCL with a %NULL @holder is invalid.  Exclusive opens may
1484  * nest for the same @holder.
1485  *
1486  * CONTEXT:
1487  * Might sleep.
1488  *
1489  * RETURNS:
1490  * Reference to the block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1491  */
1492 struct block_device *blkdev_get_by_path(const char *path, fmode_t mode,
1493                                         void *holder)
1494 {
1495         struct block_device *bdev;
1496         dev_t dev;
1497         int error;
1498
1499         error = lookup_bdev(path, &dev);
1500         if (error)
1501                 return ERR_PTR(error);
1502
1503         bdev = blkdev_get_by_dev(dev, mode, holder);
1504         if (!IS_ERR(bdev) && (mode & FMODE_WRITE) && bdev_read_only(bdev)) {
1505                 blkdev_put(bdev, mode);
1506                 return ERR_PTR(-EACCES);
1507         }
1508
1509         return bdev;
1510 }
1511 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_path);
1512
1513 static int blkdev_open(struct inode * inode, struct file * filp)
1514 {
1515         struct block_device *bdev;
1516
1517         /*
1518          * Preserve backwards compatibility and allow large file access
1519          * even if userspace doesn't ask for it explicitly. Some mkfs
1520          * binary needs it. We might want to drop this workaround
1521          * during an unstable branch.
1522          */
1523         filp->f_flags |= O_LARGEFILE;
1524
1525         filp->f_mode |= FMODE_NOWAIT | FMODE_BUF_RASYNC;
1526
1527         if (filp->f_flags & O_NDELAY)
1528                 filp->f_mode |= FMODE_NDELAY;
1529         if (filp->f_flags & O_EXCL)
1530                 filp->f_mode |= FMODE_EXCL;
1531         if ((filp->f_flags & O_ACCMODE) == 3)
1532                 filp->f_mode |= FMODE_WRITE_IOCTL;
1533
1534         bdev = blkdev_get_by_dev(inode->i_rdev, filp->f_mode, filp);
1535         if (IS_ERR(bdev))
1536                 return PTR_ERR(bdev);
1537         filp->f_mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
1538         filp->f_wb_err = filemap_sample_wb_err(filp->f_mapping);
1539         return 0;
1540 }
1541
1542 static void __blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part)
1543 {
1544         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1545         struct block_device *victim = NULL;
1546
1547         /*
1548          * Sync early if it looks like we're the last one.  If someone else
1549          * opens the block device between now and the decrement of bd_openers
1550          * then we did a sync that we didn't need to, but that's not the end
1551          * of the world and we want to avoid long (could be several minute)
1552          * syncs while holding the mutex.
1553          */
1554         if (bdev->bd_openers == 1)
1555                 sync_blockdev(bdev);
1556
1557         mutex_lock_nested(&bdev->bd_mutex, for_part);
1558         if (for_part)
1559                 bdev->bd_part_count--;
1560
1561         if (!--bdev->bd_openers) {
1562                 WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holders);
1563                 sync_blockdev(bdev);
1564                 kill_bdev(bdev);
1565                 bdev_write_inode(bdev);
1566                 if (bdev_is_partition(bdev))
1567                         victim = bdev_whole(bdev);
1568         }
1569
1570         if (!bdev_is_partition(bdev) && disk->fops->release)
1571                 disk->fops->release(disk, mode);
1572         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1573         if (victim) {
1574                 __blkdev_put(victim, mode, 1);
1575                 bdput(victim);
1576         }
1577 }
1578
1579 void blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1580 {
1581         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1582
1583         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1584
1585         if (mode & FMODE_EXCL) {
1586                 struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1587                 bool bdev_free;
1588
1589                 /*
1590                  * Release a claim on the device.  The holder fields
1591                  * are protected with bdev_lock.  bd_mutex is to
1592                  * synchronize disk_holder unlinking.
1593                  */
1594                 spin_lock(&bdev_lock);
1595
1596                 WARN_ON_ONCE(--bdev->bd_holders < 0);
1597                 WARN_ON_ONCE(--whole->bd_holders < 0);
1598
1599                 if ((bdev_free = !bdev->bd_holders))
1600                         bdev->bd_holder = NULL;
1601                 if (!whole->bd_holders)
1602                         whole->bd_holder = NULL;
1603
1604                 spin_unlock(&bdev_lock);
1605
1606                 /*
1607                  * If this was the last claim, remove holder link and
1608                  * unblock evpoll if it was a write holder.
1609                  */
1610                 if (bdev_free && bdev->bd_write_holder) {
1611                         disk_unblock_events(disk);
1612                         bdev->bd_write_holder = false;
1613                 }
1614         }
1615
1616         /*
1617          * Trigger event checking and tell drivers to flush MEDIA_CHANGE
1618          * event.  This is to ensure detection of media removal commanded
1619          * from userland - e.g. eject(1).
1620          */
1621         disk_flush_events(disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1622         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1623
1624         __blkdev_put(bdev, mode, 0);
1625         blkdev_put_no_open(bdev);
1626 }
1627 EXPORT_SYMBOL(blkdev_put);
1628
1629 static int blkdev_close(struct inode * inode, struct file * filp)
1630 {
1631         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(filp));
1632         blkdev_put(bdev, filp->f_mode);
1633         return 0;
1634 }
1635
1636 static long block_ioctl(struct file *file, unsigned cmd, unsigned long arg)
1637 {
1638         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1639         fmode_t mode = file->f_mode;
1640
1641         /*
1642          * O_NDELAY can be altered using fcntl(.., F_SETFL, ..), so we have
1643          * to updated it before every ioctl.
1644          */
1645         if (file->f_flags & O_NDELAY)
1646                 mode |= FMODE_NDELAY;
1647         else
1648                 mode &= ~FMODE_NDELAY;
1649
1650         return blkdev_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1651 }
1652
1653 /*
1654  * Write data to the block device.  Only intended for the block device itself
1655  * and the raw driver which basically is a fake block device.
1656  *
1657  * Does not take i_mutex for the write and thus is not for general purpose
1658  * use.
1659  */
1660 ssize_t blkdev_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1661 {
1662         struct file *file = iocb->ki_filp;
1663         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1664         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1665         struct blk_plug plug;
1666         ssize_t ret;
1667
1668         if (bdev_read_only(I_BDEV(bd_inode)))
1669                 return -EPERM;
1670
1671         if (IS_SWAPFILE(bd_inode) && !is_hibernate_resume_dev(bd_inode->i_rdev))
1672                 return -ETXTBSY;
1673
1674         if (!iov_iter_count(from))
1675                 return 0;
1676
1677         if (iocb->ki_pos >= size)
1678                 return -ENOSPC;
1679
1680         if ((iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_DIRECT)) == IOCB_NOWAIT)
1681                 return -EOPNOTSUPP;
1682
1683         iov_iter_truncate(from, size - iocb->ki_pos);
1684
1685         blk_start_plug(&plug);
1686         ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
1687         if (ret > 0)
1688                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
1689         blk_finish_plug(&plug);
1690         return ret;
1691 }
1692 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkdev_write_iter);
1693
1694 ssize_t blkdev_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
1695 {
1696         struct file *file = iocb->ki_filp;
1697         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1698         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1699         loff_t pos = iocb->ki_pos;
1700
1701         if (pos >= size)
1702                 return 0;
1703
1704         size -= pos;
1705         iov_iter_truncate(to, size);
1706         return generic_file_read_iter(iocb, to);
1707 }
1708 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkdev_read_iter);
1709
1710 /*
1711  * Try to release a page associated with block device when the system
1712  * is under memory pressure.
1713  */
1714 static int blkdev_releasepage(struct page *page, gfp_t wait)
1715 {
1716         struct super_block *super = BDEV_I(page->mapping->host)->bdev.bd_super;
1717
1718         if (super && super->s_op->bdev_try_to_free_page)
1719                 return super->s_op->bdev_try_to_free_page(super, page, wait);
1720
1721         return try_to_free_buffers(page);
1722 }
1723
1724 static int blkdev_writepages(struct address_space *mapping,
1725                              struct writeback_control *wbc)
1726 {
1727         return generic_writepages(mapping, wbc);
1728 }
1729
1730 static const struct address_space_operations def_blk_aops = {
1731         .readpage       = blkdev_readpage,
1732         .readahead      = blkdev_readahead,
1733         .writepage      = blkdev_writepage,
1734         .write_begin    = blkdev_write_begin,
1735         .write_end      = blkdev_write_end,
1736         .writepages     = blkdev_writepages,
1737         .releasepage    = blkdev_releasepage,
1738         .direct_IO      = blkdev_direct_IO,
1739         .migratepage    = buffer_migrate_page_norefs,
1740         .is_dirty_writeback = buffer_check_dirty_writeback,
1741 };
1742
1743 #define BLKDEV_FALLOC_FL_SUPPORTED                                      \
1744                 (FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |           \
1745                  FALLOC_FL_ZERO_RANGE | FALLOC_FL_NO_HIDE_STALE)
1746
1747 static long blkdev_fallocate(struct file *file, int mode, loff_t start,
1748                              loff_t len)
1749 {
1750         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1751         loff_t end = start + len - 1;
1752         loff_t isize;
1753         int error;
1754
1755         /* Fail if we don't recognize the flags. */
1756         if (mode & ~BLKDEV_FALLOC_FL_SUPPORTED)
1757                 return -EOPNOTSUPP;
1758
1759         /* Don't go off the end of the device. */
1760         isize = i_size_read(bdev->bd_inode);
1761         if (start >= isize)
1762                 return -EINVAL;
1763         if (end >= isize) {
1764                 if (mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) {
1765                         len = isize - start;
1766                         end = start + len - 1;
1767                 } else
1768                         return -EINVAL;
1769         }
1770
1771         /*
1772          * Don't allow IO that isn't aligned to logical block size.
1773          */
1774         if ((start | len) & (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
1775                 return -EINVAL;
1776
1777         /* Invalidate the page cache, including dirty pages. */
1778         error = truncate_bdev_range(bdev, file->f_mode, start, end);
1779         if (error)
1780                 return error;
1781
1782         switch (mode) {
1783         case FALLOC_FL_ZERO_RANGE:
1784         case FALLOC_FL_ZERO_RANGE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE:
1785                 error = blkdev_issue_zeroout(bdev, start >> 9, len >> 9,
1786                                             GFP_KERNEL, BLKDEV_ZERO_NOUNMAP);
1787                 break;
1788         case FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE:
1789                 error = blkdev_issue_zeroout(bdev, start >> 9, len >> 9,
1790                                              GFP_KERNEL, BLKDEV_ZERO_NOFALLBACK);
1791                 break;
1792         case FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_NO_HIDE_STALE:
1793                 error = blkdev_issue_discard(bdev, start >> 9, len >> 9,
1794                                              GFP_KERNEL, 0);
1795                 break;
1796         default:
1797                 return -EOPNOTSUPP;
1798         }
1799         if (error)
1800                 return error;
1801
1802         /*
1803          * Invalidate again; if someone wandered in and dirtied a page,
1804          * the caller will be given -EBUSY.  The third argument is
1805          * inclusive, so the rounding here is safe.
1806          */
1807         return invalidate_inode_pages2_range(bdev->bd_inode->i_mapping,
1808                                              start >> PAGE_SHIFT,
1809                                              end >> PAGE_SHIFT);
1810 }
1811
1812 const struct file_operations def_blk_fops = {
1813         .open           = blkdev_open,
1814         .release        = blkdev_close,
1815         .llseek         = block_llseek,
1816         .read_iter      = blkdev_read_iter,
1817         .write_iter     = blkdev_write_iter,
1818         .iopoll         = blkdev_iopoll,
1819         .mmap           = generic_file_mmap,
1820         .fsync          = blkdev_fsync,
1821         .unlocked_ioctl = block_ioctl,
1822 #ifdef CONFIG_COMPAT
1823         .compat_ioctl   = compat_blkdev_ioctl,
1824 #endif
1825         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1826         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1827         .fallocate      = blkdev_fallocate,
1828 };
1829
1830 /**
1831  * lookup_bdev  - lookup a struct block_device by name
1832  * @pathname:   special file representing the block device
1833  * @dev:        return value of the block device's dev_t
1834  *
1835  * Get a reference to the blockdevice at @pathname in the current
1836  * namespace if possible and return it.  Return ERR_PTR(error)
1837  * otherwise.
1838  */
1839 int lookup_bdev(const char *pathname, dev_t *dev)
1840 {
1841         struct inode *inode;
1842         struct path path;
1843         int error;
1844
1845         if (!pathname || !*pathname)
1846                 return -EINVAL;
1847
1848         error = kern_path(pathname, LOOKUP_FOLLOW, &path);
1849         if (error)
1850                 return error;
1851
1852         inode = d_backing_inode(path.dentry);
1853         error = -ENOTBLK;
1854         if (!S_ISBLK(inode->i_mode))
1855                 goto out_path_put;
1856         error = -EACCES;
1857         if (!may_open_dev(&path))
1858                 goto out_path_put;
1859
1860         *dev = inode->i_rdev;
1861         error = 0;
1862 out_path_put:
1863         path_put(&path);
1864         return error;
1865 }
1866 EXPORT_SYMBOL(lookup_bdev);
1867
1868 int __invalidate_device(struct block_device *bdev, bool kill_dirty)
1869 {
1870         struct super_block *sb = get_super(bdev);
1871         int res = 0;
1872
1873         if (sb) {
1874                 /*
1875                  * no need to lock the super, get_super holds the
1876                  * read mutex so the filesystem cannot go away
1877                  * under us (->put_super runs with the write lock
1878                  * hold).
1879                  */
1880                 shrink_dcache_sb(sb);
1881                 res = invalidate_inodes(sb, kill_dirty);
1882                 drop_super(sb);
1883         }
1884         invalidate_bdev(bdev);
1885         return res;
1886 }
1887 EXPORT_SYMBOL(__invalidate_device);
1888
1889 void iterate_bdevs(void (*func)(struct block_device *, void *), void *arg)
1890 {
1891         struct inode *inode, *old_inode = NULL;
1892
1893         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1894         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list) {
1895                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
1896                 struct block_device *bdev;
1897
1898                 spin_lock(&inode->i_lock);
1899                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_WILL_FREE|I_NEW) ||
1900                     mapping->nrpages == 0) {
1901                         spin_unlock(&inode->i_lock);
1902                         continue;
1903                 }
1904                 __iget(inode);
1905                 spin_unlock(&inode->i_lock);
1906                 spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1907                 /*
1908                  * We hold a reference to 'inode' so it couldn't have been
1909                  * removed from s_inodes list while we dropped the
1910                  * s_inode_list_lock  We cannot iput the inode now as we can
1911                  * be holding the last reference and we cannot iput it under
1912                  * s_inode_list_lock. So we keep the reference and iput it
1913                  * later.
1914                  */
1915                 iput(old_inode);
1916                 old_inode = inode;
1917                 bdev = I_BDEV(inode);
1918
1919                 mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1920                 if (bdev->bd_openers)
1921                         func(bdev, arg);
1922                 mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1923
1924                 spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1925         }
1926         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1927         iput(old_inode);
1928 }