Merge branch 'for-5.18' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tj/wq
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / zonefs / super.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Simple file system for zoned block devices exposing zones as files.
4  *
5  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
6  */
7 #include <linux/module.h>
8 #include <linux/pagemap.h>
9 #include <linux/magic.h>
10 #include <linux/iomap.h>
11 #include <linux/init.h>
12 #include <linux/slab.h>
13 #include <linux/blkdev.h>
14 #include <linux/statfs.h>
15 #include <linux/writeback.h>
16 #include <linux/quotaops.h>
17 #include <linux/seq_file.h>
18 #include <linux/parser.h>
19 #include <linux/uio.h>
20 #include <linux/mman.h>
21 #include <linux/sched/mm.h>
22 #include <linux/crc32.h>
23 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
24
25 #include "zonefs.h"
26
27 #define CREATE_TRACE_POINTS
28 #include "trace.h"
29
30 static inline int zonefs_zone_mgmt(struct inode *inode,
31                                    enum req_opf op)
32 {
33         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
34         int ret;
35
36         lockdep_assert_held(&zi->i_truncate_mutex);
37
38         trace_zonefs_zone_mgmt(inode, op);
39         ret = blkdev_zone_mgmt(inode->i_sb->s_bdev, op, zi->i_zsector,
40                                zi->i_zone_size >> SECTOR_SHIFT, GFP_NOFS);
41         if (ret) {
42                 zonefs_err(inode->i_sb,
43                            "Zone management operation %s at %llu failed %d\n",
44                            blk_op_str(op), zi->i_zsector, ret);
45                 return ret;
46         }
47
48         return 0;
49 }
50
51 static inline void zonefs_i_size_write(struct inode *inode, loff_t isize)
52 {
53         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
54
55         i_size_write(inode, isize);
56         /*
57          * A full zone is no longer open/active and does not need
58          * explicit closing.
59          */
60         if (isize >= zi->i_max_size)
61                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
62 }
63
64 static int zonefs_iomap_begin(struct inode *inode, loff_t offset, loff_t length,
65                               unsigned int flags, struct iomap *iomap,
66                               struct iomap *srcmap)
67 {
68         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
69         struct super_block *sb = inode->i_sb;
70         loff_t isize;
71
72         /* All I/Os should always be within the file maximum size */
73         if (WARN_ON_ONCE(offset + length > zi->i_max_size))
74                 return -EIO;
75
76         /*
77          * Sequential zones can only accept direct writes. This is already
78          * checked when writes are issued, so warn if we see a page writeback
79          * operation.
80          */
81         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
82                          (flags & IOMAP_WRITE) && !(flags & IOMAP_DIRECT)))
83                 return -EIO;
84
85         /*
86          * For conventional zones, all blocks are always mapped. For sequential
87          * zones, all blocks after always mapped below the inode size (zone
88          * write pointer) and unwriten beyond.
89          */
90         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
91         isize = i_size_read(inode);
92         if (offset >= isize)
93                 iomap->type = IOMAP_UNWRITTEN;
94         else
95                 iomap->type = IOMAP_MAPPED;
96         if (flags & IOMAP_WRITE)
97                 length = zi->i_max_size - offset;
98         else
99                 length = min(length, isize - offset);
100         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
101
102         iomap->offset = ALIGN_DOWN(offset, sb->s_blocksize);
103         iomap->length = ALIGN(offset + length, sb->s_blocksize) - iomap->offset;
104         iomap->bdev = inode->i_sb->s_bdev;
105         iomap->addr = (zi->i_zsector << SECTOR_SHIFT) + iomap->offset;
106
107         trace_zonefs_iomap_begin(inode, iomap);
108
109         return 0;
110 }
111
112 static const struct iomap_ops zonefs_iomap_ops = {
113         .iomap_begin    = zonefs_iomap_begin,
114 };
115
116 static int zonefs_readpage(struct file *unused, struct page *page)
117 {
118         return iomap_readpage(page, &zonefs_iomap_ops);
119 }
120
121 static void zonefs_readahead(struct readahead_control *rac)
122 {
123         iomap_readahead(rac, &zonefs_iomap_ops);
124 }
125
126 /*
127  * Map blocks for page writeback. This is used only on conventional zone files,
128  * which implies that the page range can only be within the fixed inode size.
129  */
130 static int zonefs_map_blocks(struct iomap_writepage_ctx *wpc,
131                              struct inode *inode, loff_t offset)
132 {
133         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
134
135         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
136                 return -EIO;
137         if (WARN_ON_ONCE(offset >= i_size_read(inode)))
138                 return -EIO;
139
140         /* If the mapping is already OK, nothing needs to be done */
141         if (offset >= wpc->iomap.offset &&
142             offset < wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length)
143                 return 0;
144
145         return zonefs_iomap_begin(inode, offset, zi->i_max_size - offset,
146                                   IOMAP_WRITE, &wpc->iomap, NULL);
147 }
148
149 static const struct iomap_writeback_ops zonefs_writeback_ops = {
150         .map_blocks             = zonefs_map_blocks,
151 };
152
153 static int zonefs_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
154 {
155         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
156
157         return iomap_writepage(page, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
158 }
159
160 static int zonefs_writepages(struct address_space *mapping,
161                              struct writeback_control *wbc)
162 {
163         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
164
165         return iomap_writepages(mapping, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
166 }
167
168 static int zonefs_swap_activate(struct swap_info_struct *sis,
169                                 struct file *swap_file, sector_t *span)
170 {
171         struct inode *inode = file_inode(swap_file);
172         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
173
174         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV) {
175                 zonefs_err(inode->i_sb,
176                            "swap file: not a conventional zone file\n");
177                 return -EINVAL;
178         }
179
180         return iomap_swapfile_activate(sis, swap_file, span, &zonefs_iomap_ops);
181 }
182
183 static const struct address_space_operations zonefs_file_aops = {
184         .readpage               = zonefs_readpage,
185         .readahead              = zonefs_readahead,
186         .writepage              = zonefs_writepage,
187         .writepages             = zonefs_writepages,
188         .dirty_folio            = filemap_dirty_folio,
189         .releasepage            = iomap_releasepage,
190         .invalidate_folio       = iomap_invalidate_folio,
191         .migratepage            = iomap_migrate_page,
192         .is_partially_uptodate  = iomap_is_partially_uptodate,
193         .error_remove_page      = generic_error_remove_page,
194         .direct_IO              = noop_direct_IO,
195         .swap_activate          = zonefs_swap_activate,
196 };
197
198 static void zonefs_update_stats(struct inode *inode, loff_t new_isize)
199 {
200         struct super_block *sb = inode->i_sb;
201         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
202         loff_t old_isize = i_size_read(inode);
203         loff_t nr_blocks;
204
205         if (new_isize == old_isize)
206                 return;
207
208         spin_lock(&sbi->s_lock);
209
210         /*
211          * This may be called for an update after an IO error.
212          * So beware of the values seen.
213          */
214         if (new_isize < old_isize) {
215                 nr_blocks = (old_isize - new_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
216                 if (sbi->s_used_blocks > nr_blocks)
217                         sbi->s_used_blocks -= nr_blocks;
218                 else
219                         sbi->s_used_blocks = 0;
220         } else {
221                 sbi->s_used_blocks +=
222                         (new_isize - old_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
223                 if (sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks)
224                         sbi->s_used_blocks = sbi->s_blocks;
225         }
226
227         spin_unlock(&sbi->s_lock);
228 }
229
230 /*
231  * Check a zone condition and adjust its file inode access permissions for
232  * offline and readonly zones. Return the inode size corresponding to the
233  * amount of readable data in the zone.
234  */
235 static loff_t zonefs_check_zone_condition(struct inode *inode,
236                                           struct blk_zone *zone, bool warn,
237                                           bool mount)
238 {
239         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
240
241         switch (zone->cond) {
242         case BLK_ZONE_COND_OFFLINE:
243                 /*
244                  * Dead zone: make the inode immutable, disable all accesses
245                  * and set the file size to 0 (zone wp set to zone start).
246                  */
247                 if (warn)
248                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: offline zone\n",
249                                     inode->i_ino);
250                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
251                 inode->i_mode &= ~0777;
252                 zone->wp = zone->start;
253                 return 0;
254         case BLK_ZONE_COND_READONLY:
255                 /*
256                  * The write pointer of read-only zones is invalid. If such a
257                  * zone is found during mount, the file size cannot be retrieved
258                  * so we treat the zone as offline (mount == true case).
259                  * Otherwise, keep the file size as it was when last updated
260                  * so that the user can recover data. In both cases, writes are
261                  * always disabled for the zone.
262                  */
263                 if (warn)
264                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: read-only zone\n",
265                                     inode->i_ino);
266                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
267                 if (mount) {
268                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
269                         inode->i_mode &= ~0777;
270                         zone->wp = zone->start;
271                         return 0;
272                 }
273                 inode->i_mode &= ~0222;
274                 return i_size_read(inode);
275         case BLK_ZONE_COND_FULL:
276                 /* The write pointer of full zones is invalid. */
277                 return zi->i_max_size;
278         default:
279                 if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
280                         return zi->i_max_size;
281                 return (zone->wp - zone->start) << SECTOR_SHIFT;
282         }
283 }
284
285 struct zonefs_ioerr_data {
286         struct inode    *inode;
287         bool            write;
288 };
289
290 static int zonefs_io_error_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
291                               void *data)
292 {
293         struct zonefs_ioerr_data *err = data;
294         struct inode *inode = err->inode;
295         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
296         struct super_block *sb = inode->i_sb;
297         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
298         loff_t isize, data_size;
299
300         /*
301          * Check the zone condition: if the zone is not "bad" (offline or
302          * read-only), read errors are simply signaled to the IO issuer as long
303          * as there is no inconsistency between the inode size and the amount of
304          * data writen in the zone (data_size).
305          */
306         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, false);
307         isize = i_size_read(inode);
308         if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE &&
309             zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY &&
310             !err->write && isize == data_size)
311                 return 0;
312
313         /*
314          * At this point, we detected either a bad zone or an inconsistency
315          * between the inode size and the amount of data written in the zone.
316          * For the latter case, the cause may be a write IO error or an external
317          * action on the device. Two error patterns exist:
318          * 1) The inode size is lower than the amount of data in the zone:
319          *    a write operation partially failed and data was writen at the end
320          *    of the file. This can happen in the case of a large direct IO
321          *    needing several BIOs and/or write requests to be processed.
322          * 2) The inode size is larger than the amount of data in the zone:
323          *    this can happen with a deferred write error with the use of the
324          *    device side write cache after getting successful write IO
325          *    completions. Other possibilities are (a) an external corruption,
326          *    e.g. an application reset the zone directly, or (b) the device
327          *    has a serious problem (e.g. firmware bug).
328          *
329          * In all cases, warn about inode size inconsistency and handle the
330          * IO error according to the zone condition and to the mount options.
331          */
332         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && isize != data_size)
333                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: invalid size %lld (should be %lld)\n",
334                             inode->i_ino, isize, data_size);
335
336         /*
337          * First handle bad zones signaled by hardware. The mount options
338          * errors=zone-ro and errors=zone-offline result in changing the
339          * zone condition to read-only and offline respectively, as if the
340          * condition was signaled by the hardware.
341          */
342         if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
343             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL) {
344                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: read/write access disabled\n",
345                             inode->i_ino);
346                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
347                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
348                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
349                                                                 false, false);
350                 }
351         } else if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY ||
352                    sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO) {
353                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: write access disabled\n",
354                             inode->i_ino);
355                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY) {
356                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
357                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
358                                                                 false, false);
359                 }
360         }
361
362         /*
363          * If the filesystem is mounted with the explicit-open mount option, we
364          * need to clear the ZONEFS_ZONE_OPEN flag if the zone transitioned to
365          * the read-only or offline condition, to avoid attempting an explicit
366          * close of the zone when the inode file is closed.
367          */
368         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) &&
369             (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
370              zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY))
371                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
372
373         /*
374          * If error=remount-ro was specified, any error result in remounting
375          * the volume as read-only.
376          */
377         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO) && !sb_rdonly(sb)) {
378                 zonefs_warn(sb, "remounting filesystem read-only\n");
379                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
380         }
381
382         /*
383          * Update block usage stats and the inode size  to prevent access to
384          * invalid data.
385          */
386         zonefs_update_stats(inode, data_size);
387         zonefs_i_size_write(inode, data_size);
388         zi->i_wpoffset = data_size;
389
390         return 0;
391 }
392
393 /*
394  * When an file IO error occurs, check the file zone to see if there is a change
395  * in the zone condition (e.g. offline or read-only). For a failed write to a
396  * sequential zone, the zone write pointer position must also be checked to
397  * eventually correct the file size and zonefs inode write pointer offset
398  * (which can be out of sync with the drive due to partial write failures).
399  */
400 static void __zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
401 {
402         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
403         struct super_block *sb = inode->i_sb;
404         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
405         unsigned int noio_flag;
406         unsigned int nr_zones =
407                 zi->i_zone_size >> (sbi->s_zone_sectors_shift + SECTOR_SHIFT);
408         struct zonefs_ioerr_data err = {
409                 .inode = inode,
410                 .write = write,
411         };
412         int ret;
413
414         /*
415          * Memory allocations in blkdev_report_zones() can trigger a memory
416          * reclaim which may in turn cause a recursion into zonefs as well as
417          * struct request allocations for the same device. The former case may
418          * end up in a deadlock on the inode truncate mutex, while the latter
419          * may prevent IO forward progress. Executing the report zones under
420          * the GFP_NOIO context avoids both problems.
421          */
422         noio_flag = memalloc_noio_save();
423         ret = blkdev_report_zones(sb->s_bdev, zi->i_zsector, nr_zones,
424                                   zonefs_io_error_cb, &err);
425         if (ret != nr_zones)
426                 zonefs_err(sb, "Get inode %lu zone information failed %d\n",
427                            inode->i_ino, ret);
428         memalloc_noio_restore(noio_flag);
429 }
430
431 static void zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
432 {
433         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
434
435         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
436         __zonefs_io_error(inode, write);
437         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
438 }
439
440 static int zonefs_file_truncate(struct inode *inode, loff_t isize)
441 {
442         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
443         loff_t old_isize;
444         enum req_opf op;
445         int ret = 0;
446
447         /*
448          * Only sequential zone files can be truncated and truncation is allowed
449          * only down to a 0 size, which is equivalent to a zone reset, and to
450          * the maximum file size, which is equivalent to a zone finish.
451          */
452         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
453                 return -EPERM;
454
455         if (!isize)
456                 op = REQ_OP_ZONE_RESET;
457         else if (isize == zi->i_max_size)
458                 op = REQ_OP_ZONE_FINISH;
459         else
460                 return -EPERM;
461
462         inode_dio_wait(inode);
463
464         /* Serialize against page faults */
465         filemap_invalidate_lock(inode->i_mapping);
466
467         /* Serialize against zonefs_iomap_begin() */
468         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
469
470         old_isize = i_size_read(inode);
471         if (isize == old_isize)
472                 goto unlock;
473
474         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, op);
475         if (ret)
476                 goto unlock;
477
478         /*
479          * If the mount option ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN is set,
480          * take care of open zones.
481          */
482         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN) {
483                 /*
484                  * Truncating a zone to EMPTY or FULL is the equivalent of
485                  * closing the zone. For a truncation to 0, we need to
486                  * re-open the zone to ensure new writes can be processed.
487                  * For a truncation to the maximum file size, the zone is
488                  * closed and writes cannot be accepted anymore, so clear
489                  * the open flag.
490                  */
491                 if (!isize)
492                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
493                 else
494                         zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
495         }
496
497         zonefs_update_stats(inode, isize);
498         truncate_setsize(inode, isize);
499         zi->i_wpoffset = isize;
500
501 unlock:
502         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
503         filemap_invalidate_unlock(inode->i_mapping);
504
505         return ret;
506 }
507
508 static int zonefs_inode_setattr(struct user_namespace *mnt_userns,
509                                 struct dentry *dentry, struct iattr *iattr)
510 {
511         struct inode *inode = d_inode(dentry);
512         int ret;
513
514         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
515                 return -EPERM;
516
517         ret = setattr_prepare(&init_user_ns, dentry, iattr);
518         if (ret)
519                 return ret;
520
521         /*
522          * Since files and directories cannot be created nor deleted, do not
523          * allow setting any write attributes on the sub-directories grouping
524          * files by zone type.
525          */
526         if ((iattr->ia_valid & ATTR_MODE) && S_ISDIR(inode->i_mode) &&
527             (iattr->ia_mode & 0222))
528                 return -EPERM;
529
530         if (((iattr->ia_valid & ATTR_UID) &&
531              !uid_eq(iattr->ia_uid, inode->i_uid)) ||
532             ((iattr->ia_valid & ATTR_GID) &&
533              !gid_eq(iattr->ia_gid, inode->i_gid))) {
534                 ret = dquot_transfer(inode, iattr);
535                 if (ret)
536                         return ret;
537         }
538
539         if (iattr->ia_valid & ATTR_SIZE) {
540                 ret = zonefs_file_truncate(inode, iattr->ia_size);
541                 if (ret)
542                         return ret;
543         }
544
545         setattr_copy(&init_user_ns, inode, iattr);
546
547         return 0;
548 }
549
550 static const struct inode_operations zonefs_file_inode_operations = {
551         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
552 };
553
554 static int zonefs_file_fsync(struct file *file, loff_t start, loff_t end,
555                              int datasync)
556 {
557         struct inode *inode = file_inode(file);
558         int ret = 0;
559
560         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
561                 return -EPERM;
562
563         /*
564          * Since only direct writes are allowed in sequential files, page cache
565          * flush is needed only for conventional zone files.
566          */
567         if (ZONEFS_I(inode)->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
568                 ret = file_write_and_wait_range(file, start, end);
569         if (!ret)
570                 ret = blkdev_issue_flush(inode->i_sb->s_bdev);
571
572         if (ret)
573                 zonefs_io_error(inode, true);
574
575         return ret;
576 }
577
578 static vm_fault_t zonefs_filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
579 {
580         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
581         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
582         vm_fault_t ret;
583
584         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
585                 return VM_FAULT_SIGBUS;
586
587         /*
588          * Sanity check: only conventional zone files can have shared
589          * writeable mappings.
590          */
591         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
592                 return VM_FAULT_NOPAGE;
593
594         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
595         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
596
597         /* Serialize against truncates */
598         filemap_invalidate_lock_shared(inode->i_mapping);
599         ret = iomap_page_mkwrite(vmf, &zonefs_iomap_ops);
600         filemap_invalidate_unlock_shared(inode->i_mapping);
601
602         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
603         return ret;
604 }
605
606 static const struct vm_operations_struct zonefs_file_vm_ops = {
607         .fault          = filemap_fault,
608         .map_pages      = filemap_map_pages,
609         .page_mkwrite   = zonefs_filemap_page_mkwrite,
610 };
611
612 static int zonefs_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
613 {
614         /*
615          * Conventional zones accept random writes, so their files can support
616          * shared writable mappings. For sequential zone files, only read
617          * mappings are possible since there are no guarantees for write
618          * ordering between msync() and page cache writeback.
619          */
620         if (ZONEFS_I(file_inode(file))->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
621             (vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
622                 return -EINVAL;
623
624         file_accessed(file);
625         vma->vm_ops = &zonefs_file_vm_ops;
626
627         return 0;
628 }
629
630 static loff_t zonefs_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
631 {
632         loff_t isize = i_size_read(file_inode(file));
633
634         /*
635          * Seeks are limited to below the zone size for conventional zones
636          * and below the zone write pointer for sequential zones. In both
637          * cases, this limit is the inode size.
638          */
639         return generic_file_llseek_size(file, offset, whence, isize, isize);
640 }
641
642 static int zonefs_file_write_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
643                                         int error, unsigned int flags)
644 {
645         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
646         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
647
648         if (error) {
649                 zonefs_io_error(inode, true);
650                 return error;
651         }
652
653         if (size && zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV) {
654                 /*
655                  * Note that we may be seeing completions out of order,
656                  * but that is not a problem since a write completed
657                  * successfully necessarily means that all preceding writes
658                  * were also successful. So we can safely increase the inode
659                  * size to the write end location.
660                  */
661                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
662                 if (i_size_read(inode) < iocb->ki_pos + size) {
663                         zonefs_update_stats(inode, iocb->ki_pos + size);
664                         zonefs_i_size_write(inode, iocb->ki_pos + size);
665                 }
666                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
667         }
668
669         return 0;
670 }
671
672 static const struct iomap_dio_ops zonefs_write_dio_ops = {
673         .end_io                 = zonefs_file_write_dio_end_io,
674 };
675
676 static ssize_t zonefs_file_dio_append(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
677 {
678         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
679         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
680         struct block_device *bdev = inode->i_sb->s_bdev;
681         unsigned int max;
682         struct bio *bio;
683         ssize_t size;
684         int nr_pages;
685         ssize_t ret;
686
687         max = queue_max_zone_append_sectors(bdev_get_queue(bdev));
688         max = ALIGN_DOWN(max << SECTOR_SHIFT, inode->i_sb->s_blocksize);
689         iov_iter_truncate(from, max);
690
691         nr_pages = iov_iter_npages(from, BIO_MAX_VECS);
692         if (!nr_pages)
693                 return 0;
694
695         bio = bio_alloc(bdev, nr_pages,
696                         REQ_OP_ZONE_APPEND | REQ_SYNC | REQ_IDLE, GFP_NOFS);
697         bio->bi_iter.bi_sector = zi->i_zsector;
698         bio->bi_write_hint = iocb->ki_hint;
699         bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
700         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
701                 bio->bi_opf |= REQ_FUA;
702
703         ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, from);
704         if (unlikely(ret))
705                 goto out_release;
706
707         size = bio->bi_iter.bi_size;
708         task_io_account_write(size);
709
710         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
711                 bio_set_polled(bio, iocb);
712
713         ret = submit_bio_wait(bio);
714
715         zonefs_file_write_dio_end_io(iocb, size, ret, 0);
716         trace_zonefs_file_dio_append(inode, size, ret);
717
718 out_release:
719         bio_release_pages(bio, false);
720         bio_put(bio);
721
722         if (ret >= 0) {
723                 iocb->ki_pos += size;
724                 return size;
725         }
726
727         return ret;
728 }
729
730 /*
731  * Do not exceed the LFS limits nor the file zone size. If pos is under the
732  * limit it becomes a short access. If it exceeds the limit, return -EFBIG.
733  */
734 static loff_t zonefs_write_check_limits(struct file *file, loff_t pos,
735                                         loff_t count)
736 {
737         struct inode *inode = file_inode(file);
738         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
739         loff_t limit = rlimit(RLIMIT_FSIZE);
740         loff_t max_size = zi->i_max_size;
741
742         if (limit != RLIM_INFINITY) {
743                 if (pos >= limit) {
744                         send_sig(SIGXFSZ, current, 0);
745                         return -EFBIG;
746                 }
747                 count = min(count, limit - pos);
748         }
749
750         if (!(file->f_flags & O_LARGEFILE))
751                 max_size = min_t(loff_t, MAX_NON_LFS, max_size);
752
753         if (unlikely(pos >= max_size))
754                 return -EFBIG;
755
756         return min(count, max_size - pos);
757 }
758
759 static ssize_t zonefs_write_checks(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
760 {
761         struct file *file = iocb->ki_filp;
762         struct inode *inode = file_inode(file);
763         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
764         loff_t count;
765
766         if (IS_SWAPFILE(inode))
767                 return -ETXTBSY;
768
769         if (!iov_iter_count(from))
770                 return 0;
771
772         if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) && !(iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT))
773                 return -EINVAL;
774
775         if (iocb->ki_flags & IOCB_APPEND) {
776                 if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
777                         return -EINVAL;
778                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
779                 iocb->ki_pos = zi->i_wpoffset;
780                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
781         }
782
783         count = zonefs_write_check_limits(file, iocb->ki_pos,
784                                           iov_iter_count(from));
785         if (count < 0)
786                 return count;
787
788         iov_iter_truncate(from, count);
789         return iov_iter_count(from);
790 }
791
792 /*
793  * Handle direct writes. For sequential zone files, this is the only possible
794  * write path. For these files, check that the user is issuing writes
795  * sequentially from the end of the file. This code assumes that the block layer
796  * delivers write requests to the device in sequential order. This is always the
797  * case if a block IO scheduler implementing the ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE
798  * elevator feature is being used (e.g. mq-deadline). The block layer always
799  * automatically select such an elevator for zoned block devices during the
800  * device initialization.
801  */
802 static ssize_t zonefs_file_dio_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
803 {
804         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
805         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
806         struct super_block *sb = inode->i_sb;
807         bool sync = is_sync_kiocb(iocb);
808         bool append = false;
809         ssize_t ret, count;
810
811         /*
812          * For async direct IOs to sequential zone files, refuse IOCB_NOWAIT
813          * as this can cause write reordering (e.g. the first aio gets EAGAIN
814          * on the inode lock but the second goes through but is now unaligned).
815          */
816         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && !sync &&
817             (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
818                 return -EOPNOTSUPP;
819
820         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
821                 if (!inode_trylock(inode))
822                         return -EAGAIN;
823         } else {
824                 inode_lock(inode);
825         }
826
827         count = zonefs_write_checks(iocb, from);
828         if (count <= 0) {
829                 ret = count;
830                 goto inode_unlock;
831         }
832
833         if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
834                 ret = -EINVAL;
835                 goto inode_unlock;
836         }
837
838         /* Enforce sequential writes (append only) in sequential zones */
839         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ) {
840                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
841                 if (iocb->ki_pos != zi->i_wpoffset) {
842                         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
843                         ret = -EINVAL;
844                         goto inode_unlock;
845                 }
846                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
847                 append = sync;
848         }
849
850         if (append)
851                 ret = zonefs_file_dio_append(iocb, from);
852         else
853                 ret = iomap_dio_rw(iocb, from, &zonefs_iomap_ops,
854                                    &zonefs_write_dio_ops, 0, 0);
855         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
856             (ret > 0 || ret == -EIOCBQUEUED)) {
857                 if (ret > 0)
858                         count = ret;
859                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
860                 zi->i_wpoffset += count;
861                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
862         }
863
864 inode_unlock:
865         inode_unlock(inode);
866
867         return ret;
868 }
869
870 static ssize_t zonefs_file_buffered_write(struct kiocb *iocb,
871                                           struct iov_iter *from)
872 {
873         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
874         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
875         ssize_t ret;
876
877         /*
878          * Direct IO writes are mandatory for sequential zone files so that the
879          * write IO issuing order is preserved.
880          */
881         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV)
882                 return -EIO;
883
884         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
885                 if (!inode_trylock(inode))
886                         return -EAGAIN;
887         } else {
888                 inode_lock(inode);
889         }
890
891         ret = zonefs_write_checks(iocb, from);
892         if (ret <= 0)
893                 goto inode_unlock;
894
895         ret = iomap_file_buffered_write(iocb, from, &zonefs_iomap_ops);
896         if (ret > 0)
897                 iocb->ki_pos += ret;
898         else if (ret == -EIO)
899                 zonefs_io_error(inode, true);
900
901 inode_unlock:
902         inode_unlock(inode);
903         if (ret > 0)
904                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
905
906         return ret;
907 }
908
909 static ssize_t zonefs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
910 {
911         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
912
913         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
914                 return -EPERM;
915
916         if (sb_rdonly(inode->i_sb))
917                 return -EROFS;
918
919         /* Write operations beyond the zone size are not allowed */
920         if (iocb->ki_pos >= ZONEFS_I(inode)->i_max_size)
921                 return -EFBIG;
922
923         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
924                 ssize_t ret = zonefs_file_dio_write(iocb, from);
925                 if (ret != -ENOTBLK)
926                         return ret;
927         }
928
929         return zonefs_file_buffered_write(iocb, from);
930 }
931
932 static int zonefs_file_read_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
933                                        int error, unsigned int flags)
934 {
935         if (error) {
936                 zonefs_io_error(file_inode(iocb->ki_filp), false);
937                 return error;
938         }
939
940         return 0;
941 }
942
943 static const struct iomap_dio_ops zonefs_read_dio_ops = {
944         .end_io                 = zonefs_file_read_dio_end_io,
945 };
946
947 static ssize_t zonefs_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
948 {
949         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
950         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
951         struct super_block *sb = inode->i_sb;
952         loff_t isize;
953         ssize_t ret;
954
955         /* Offline zones cannot be read */
956         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode) && !(inode->i_mode & 0777)))
957                 return -EPERM;
958
959         if (iocb->ki_pos >= zi->i_max_size)
960                 return 0;
961
962         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
963                 if (!inode_trylock_shared(inode))
964                         return -EAGAIN;
965         } else {
966                 inode_lock_shared(inode);
967         }
968
969         /* Limit read operations to written data */
970         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
971         isize = i_size_read(inode);
972         if (iocb->ki_pos >= isize) {
973                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
974                 ret = 0;
975                 goto inode_unlock;
976         }
977         iov_iter_truncate(to, isize - iocb->ki_pos);
978         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
979
980         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
981                 size_t count = iov_iter_count(to);
982
983                 if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
984                         ret = -EINVAL;
985                         goto inode_unlock;
986                 }
987                 file_accessed(iocb->ki_filp);
988                 ret = iomap_dio_rw(iocb, to, &zonefs_iomap_ops,
989                                    &zonefs_read_dio_ops, 0, 0);
990         } else {
991                 ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
992                 if (ret == -EIO)
993                         zonefs_io_error(inode, false);
994         }
995
996 inode_unlock:
997         inode_unlock_shared(inode);
998
999         return ret;
1000 }
1001
1002 static inline bool zonefs_file_use_exp_open(struct inode *inode, struct file *file)
1003 {
1004         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1005         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1006
1007         if (!(sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN))
1008                 return false;
1009
1010         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
1011                 return false;
1012
1013         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
1014                 return false;
1015
1016         return true;
1017 }
1018
1019 static int zonefs_open_zone(struct inode *inode)
1020 {
1021         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1022         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1023         int ret = 0;
1024
1025         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
1026
1027         if (!zi->i_wr_refcnt) {
1028                 if (atomic_inc_return(&sbi->s_open_zones) > sbi->s_max_open_zones) {
1029                         atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1030                         ret = -EBUSY;
1031                         goto unlock;
1032                 }
1033
1034                 if (i_size_read(inode) < zi->i_max_size) {
1035                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
1036                         if (ret) {
1037                                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1038                                 goto unlock;
1039                         }
1040                         zi->i_flags |= ZONEFS_ZONE_OPEN;
1041                 }
1042         }
1043
1044         zi->i_wr_refcnt++;
1045
1046 unlock:
1047         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
1048
1049         return ret;
1050 }
1051
1052 static int zonefs_file_open(struct inode *inode, struct file *file)
1053 {
1054         int ret;
1055
1056         ret = generic_file_open(inode, file);
1057         if (ret)
1058                 return ret;
1059
1060         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
1061                 return zonefs_open_zone(inode);
1062
1063         return 0;
1064 }
1065
1066 static void zonefs_close_zone(struct inode *inode)
1067 {
1068         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1069         int ret = 0;
1070
1071         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
1072         zi->i_wr_refcnt--;
1073         if (!zi->i_wr_refcnt) {
1074                 struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1075                 struct super_block *sb = inode->i_sb;
1076
1077                 /*
1078                  * If the file zone is full, it is not open anymore and we only
1079                  * need to decrement the open count.
1080                  */
1081                 if (!(zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN))
1082                         goto dec;
1083
1084                 ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_CLOSE);
1085                 if (ret) {
1086                         __zonefs_io_error(inode, false);
1087                         /*
1088                          * Leaving zones explicitly open may lead to a state
1089                          * where most zones cannot be written (zone resources
1090                          * exhausted). So take preventive action by remounting
1091                          * read-only.
1092                          */
1093                         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN &&
1094                             !(sb->s_flags & SB_RDONLY)) {
1095                                 zonefs_warn(sb, "closing zone failed, remounting filesystem read-only\n");
1096                                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
1097                         }
1098                 }
1099                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
1100 dec:
1101                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1102         }
1103         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
1104 }
1105
1106 static int zonefs_file_release(struct inode *inode, struct file *file)
1107 {
1108         /*
1109          * If we explicitly open a zone we must close it again as well, but the
1110          * zone management operation can fail (either due to an IO error or as
1111          * the zone has gone offline or read-only). Make sure we don't fail the
1112          * close(2) for user-space.
1113          */
1114         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
1115                 zonefs_close_zone(inode);
1116
1117         return 0;
1118 }
1119
1120 static const struct file_operations zonefs_file_operations = {
1121         .open           = zonefs_file_open,
1122         .release        = zonefs_file_release,
1123         .fsync          = zonefs_file_fsync,
1124         .mmap           = zonefs_file_mmap,
1125         .llseek         = zonefs_file_llseek,
1126         .read_iter      = zonefs_file_read_iter,
1127         .write_iter     = zonefs_file_write_iter,
1128         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1129         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1130         .iopoll         = iocb_bio_iopoll,
1131 };
1132
1133 static struct kmem_cache *zonefs_inode_cachep;
1134
1135 static struct inode *zonefs_alloc_inode(struct super_block *sb)
1136 {
1137         struct zonefs_inode_info *zi;
1138
1139         zi = alloc_inode_sb(sb, zonefs_inode_cachep, GFP_KERNEL);
1140         if (!zi)
1141                 return NULL;
1142
1143         inode_init_once(&zi->i_vnode);
1144         mutex_init(&zi->i_truncate_mutex);
1145         zi->i_wr_refcnt = 0;
1146
1147         return &zi->i_vnode;
1148 }
1149
1150 static void zonefs_free_inode(struct inode *inode)
1151 {
1152         kmem_cache_free(zonefs_inode_cachep, ZONEFS_I(inode));
1153 }
1154
1155 /*
1156  * File system stat.
1157  */
1158 static int zonefs_statfs(struct dentry *dentry, struct kstatfs *buf)
1159 {
1160         struct super_block *sb = dentry->d_sb;
1161         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1162         enum zonefs_ztype t;
1163
1164         buf->f_type = ZONEFS_MAGIC;
1165         buf->f_bsize = sb->s_blocksize;
1166         buf->f_namelen = ZONEFS_NAME_MAX;
1167
1168         spin_lock(&sbi->s_lock);
1169
1170         buf->f_blocks = sbi->s_blocks;
1171         if (WARN_ON(sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks))
1172                 buf->f_bfree = 0;
1173         else
1174                 buf->f_bfree = buf->f_blocks - sbi->s_used_blocks;
1175         buf->f_bavail = buf->f_bfree;
1176
1177         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1178                 if (sbi->s_nr_files[t])
1179                         buf->f_files += sbi->s_nr_files[t] + 1;
1180         }
1181         buf->f_ffree = 0;
1182
1183         spin_unlock(&sbi->s_lock);
1184
1185         buf->f_fsid = uuid_to_fsid(sbi->s_uuid.b);
1186
1187         return 0;
1188 }
1189
1190 enum {
1191         Opt_errors_ro, Opt_errors_zro, Opt_errors_zol, Opt_errors_repair,
1192         Opt_explicit_open, Opt_err,
1193 };
1194
1195 static const match_table_t tokens = {
1196         { Opt_errors_ro,        "errors=remount-ro"},
1197         { Opt_errors_zro,       "errors=zone-ro"},
1198         { Opt_errors_zol,       "errors=zone-offline"},
1199         { Opt_errors_repair,    "errors=repair"},
1200         { Opt_explicit_open,    "explicit-open" },
1201         { Opt_err,              NULL}
1202 };
1203
1204 static int zonefs_parse_options(struct super_block *sb, char *options)
1205 {
1206         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1207         substring_t args[MAX_OPT_ARGS];
1208         char *p;
1209
1210         if (!options)
1211                 return 0;
1212
1213         while ((p = strsep(&options, ",")) != NULL) {
1214                 int token;
1215
1216                 if (!*p)
1217                         continue;
1218
1219                 token = match_token(p, tokens, args);
1220                 switch (token) {
1221                 case Opt_errors_ro:
1222                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1223                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1224                         break;
1225                 case Opt_errors_zro:
1226                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1227                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO;
1228                         break;
1229                 case Opt_errors_zol:
1230                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1231                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL;
1232                         break;
1233                 case Opt_errors_repair:
1234                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1235                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR;
1236                         break;
1237                 case Opt_explicit_open:
1238                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1239                         break;
1240                 default:
1241                         return -EINVAL;
1242                 }
1243         }
1244
1245         return 0;
1246 }
1247
1248 static int zonefs_show_options(struct seq_file *seq, struct dentry *root)
1249 {
1250         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(root->d_sb);
1251
1252         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO)
1253                 seq_puts(seq, ",errors=remount-ro");
1254         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO)
1255                 seq_puts(seq, ",errors=zone-ro");
1256         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL)
1257                 seq_puts(seq, ",errors=zone-offline");
1258         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR)
1259                 seq_puts(seq, ",errors=repair");
1260
1261         return 0;
1262 }
1263
1264 static int zonefs_remount(struct super_block *sb, int *flags, char *data)
1265 {
1266         sync_filesystem(sb);
1267
1268         return zonefs_parse_options(sb, data);
1269 }
1270
1271 static const struct super_operations zonefs_sops = {
1272         .alloc_inode    = zonefs_alloc_inode,
1273         .free_inode     = zonefs_free_inode,
1274         .statfs         = zonefs_statfs,
1275         .remount_fs     = zonefs_remount,
1276         .show_options   = zonefs_show_options,
1277 };
1278
1279 static const struct inode_operations zonefs_dir_inode_operations = {
1280         .lookup         = simple_lookup,
1281         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
1282 };
1283
1284 static void zonefs_init_dir_inode(struct inode *parent, struct inode *inode,
1285                                   enum zonefs_ztype type)
1286 {
1287         struct super_block *sb = parent->i_sb;
1288
1289         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk) + type + 1;
1290         inode_init_owner(&init_user_ns, inode, parent, S_IFDIR | 0555);
1291         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1292         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1293         set_nlink(inode, 2);
1294         inc_nlink(parent);
1295 }
1296
1297 static void zonefs_init_file_inode(struct inode *inode, struct blk_zone *zone,
1298                                    enum zonefs_ztype type)
1299 {
1300         struct super_block *sb = inode->i_sb;
1301         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1302         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1303
1304         inode->i_ino = zone->start >> sbi->s_zone_sectors_shift;
1305         inode->i_mode = S_IFREG | sbi->s_perm;
1306
1307         zi->i_ztype = type;
1308         zi->i_zsector = zone->start;
1309         zi->i_zone_size = zone->len << SECTOR_SHIFT;
1310
1311         zi->i_max_size = min_t(loff_t, MAX_LFS_FILESIZE,
1312                                zone->capacity << SECTOR_SHIFT);
1313         zi->i_wpoffset = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, true);
1314
1315         inode->i_uid = sbi->s_uid;
1316         inode->i_gid = sbi->s_gid;
1317         inode->i_size = zi->i_wpoffset;
1318         inode->i_blocks = zi->i_max_size >> SECTOR_SHIFT;
1319
1320         inode->i_op = &zonefs_file_inode_operations;
1321         inode->i_fop = &zonefs_file_operations;
1322         inode->i_mapping->a_ops = &zonefs_file_aops;
1323
1324         sb->s_maxbytes = max(zi->i_max_size, sb->s_maxbytes);
1325         sbi->s_blocks += zi->i_max_size >> sb->s_blocksize_bits;
1326         sbi->s_used_blocks += zi->i_wpoffset >> sb->s_blocksize_bits;
1327 }
1328
1329 static struct dentry *zonefs_create_inode(struct dentry *parent,
1330                                         const char *name, struct blk_zone *zone,
1331                                         enum zonefs_ztype type)
1332 {
1333         struct inode *dir = d_inode(parent);
1334         struct dentry *dentry;
1335         struct inode *inode;
1336
1337         dentry = d_alloc_name(parent, name);
1338         if (!dentry)
1339                 return NULL;
1340
1341         inode = new_inode(parent->d_sb);
1342         if (!inode)
1343                 goto dput;
1344
1345         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = dir->i_ctime;
1346         if (zone)
1347                 zonefs_init_file_inode(inode, zone, type);
1348         else
1349                 zonefs_init_dir_inode(dir, inode, type);
1350         d_add(dentry, inode);
1351         dir->i_size++;
1352
1353         return dentry;
1354
1355 dput:
1356         dput(dentry);
1357
1358         return NULL;
1359 }
1360
1361 struct zonefs_zone_data {
1362         struct super_block      *sb;
1363         unsigned int            nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_MAX];
1364         struct blk_zone         *zones;
1365 };
1366
1367 /*
1368  * Create a zone group and populate it with zone files.
1369  */
1370 static int zonefs_create_zgroup(struct zonefs_zone_data *zd,
1371                                 enum zonefs_ztype type)
1372 {
1373         struct super_block *sb = zd->sb;
1374         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1375         struct blk_zone *zone, *next, *end;
1376         const char *zgroup_name;
1377         char *file_name;
1378         struct dentry *dir;
1379         unsigned int n = 0;
1380         int ret;
1381
1382         /* If the group is empty, there is nothing to do */
1383         if (!zd->nr_zones[type])
1384                 return 0;
1385
1386         file_name = kmalloc(ZONEFS_NAME_MAX, GFP_KERNEL);
1387         if (!file_name)
1388                 return -ENOMEM;
1389
1390         if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
1391                 zgroup_name = "cnv";
1392         else
1393                 zgroup_name = "seq";
1394
1395         dir = zonefs_create_inode(sb->s_root, zgroup_name, NULL, type);
1396         if (!dir) {
1397                 ret = -ENOMEM;
1398                 goto free;
1399         }
1400
1401         /*
1402          * The first zone contains the super block: skip it.
1403          */
1404         end = zd->zones + blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1405         for (zone = &zd->zones[1]; zone < end; zone = next) {
1406
1407                 next = zone + 1;
1408                 if (zonefs_zone_type(zone) != type)
1409                         continue;
1410
1411                 /*
1412                  * For conventional zones, contiguous zones can be aggregated
1413                  * together to form larger files. Note that this overwrites the
1414                  * length of the first zone of the set of contiguous zones
1415                  * aggregated together. If one offline or read-only zone is
1416                  * found, assume that all zones aggregated have the same
1417                  * condition.
1418                  */
1419                 if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV &&
1420                     (sbi->s_features & ZONEFS_F_AGGRCNV)) {
1421                         for (; next < end; next++) {
1422                                 if (zonefs_zone_type(next) != type)
1423                                         break;
1424                                 zone->len += next->len;
1425                                 zone->capacity += next->capacity;
1426                                 if (next->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY &&
1427                                     zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1428                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
1429                                 else if (next->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1430                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
1431                         }
1432                         if (zone->capacity != zone->len) {
1433                                 zonefs_err(sb, "Invalid conventional zone capacity\n");
1434                                 ret = -EINVAL;
1435                                 goto free;
1436                         }
1437                 }
1438
1439                 /*
1440                  * Use the file number within its group as file name.
1441                  */
1442                 snprintf(file_name, ZONEFS_NAME_MAX - 1, "%u", n);
1443                 if (!zonefs_create_inode(dir, file_name, zone, type)) {
1444                         ret = -ENOMEM;
1445                         goto free;
1446                 }
1447
1448                 n++;
1449         }
1450
1451         zonefs_info(sb, "Zone group \"%s\" has %u file%s\n",
1452                     zgroup_name, n, n > 1 ? "s" : "");
1453
1454         sbi->s_nr_files[type] = n;
1455         ret = 0;
1456
1457 free:
1458         kfree(file_name);
1459
1460         return ret;
1461 }
1462
1463 static int zonefs_get_zone_info_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
1464                                    void *data)
1465 {
1466         struct zonefs_zone_data *zd = data;
1467
1468         /*
1469          * Count the number of usable zones: the first zone at index 0 contains
1470          * the super block and is ignored.
1471          */
1472         switch (zone->type) {
1473         case BLK_ZONE_TYPE_CONVENTIONAL:
1474                 zone->wp = zone->start + zone->len;
1475                 if (idx)
1476                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_CNV]++;
1477                 break;
1478         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ:
1479         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_PREF:
1480                 if (idx)
1481                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_SEQ]++;
1482                 break;
1483         default:
1484                 zonefs_err(zd->sb, "Unsupported zone type 0x%x\n",
1485                            zone->type);
1486                 return -EIO;
1487         }
1488
1489         memcpy(&zd->zones[idx], zone, sizeof(struct blk_zone));
1490
1491         return 0;
1492 }
1493
1494 static int zonefs_get_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1495 {
1496         struct block_device *bdev = zd->sb->s_bdev;
1497         int ret;
1498
1499         zd->zones = kvcalloc(blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk),
1500                              sizeof(struct blk_zone), GFP_KERNEL);
1501         if (!zd->zones)
1502                 return -ENOMEM;
1503
1504         /* Get zones information from the device */
1505         ret = blkdev_report_zones(bdev, 0, BLK_ALL_ZONES,
1506                                   zonefs_get_zone_info_cb, zd);
1507         if (ret < 0) {
1508                 zonefs_err(zd->sb, "Zone report failed %d\n", ret);
1509                 return ret;
1510         }
1511
1512         if (ret != blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk)) {
1513                 zonefs_err(zd->sb, "Invalid zone report (%d/%u zones)\n",
1514                            ret, blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk));
1515                 return -EIO;
1516         }
1517
1518         return 0;
1519 }
1520
1521 static inline void zonefs_cleanup_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1522 {
1523         kvfree(zd->zones);
1524 }
1525
1526 /*
1527  * Read super block information from the device.
1528  */
1529 static int zonefs_read_super(struct super_block *sb)
1530 {
1531         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1532         struct zonefs_super *super;
1533         u32 crc, stored_crc;
1534         struct page *page;
1535         struct bio_vec bio_vec;
1536         struct bio bio;
1537         int ret;
1538
1539         page = alloc_page(GFP_KERNEL);
1540         if (!page)
1541                 return -ENOMEM;
1542
1543         bio_init(&bio, sb->s_bdev, &bio_vec, 1, REQ_OP_READ);
1544         bio.bi_iter.bi_sector = 0;
1545         bio_add_page(&bio, page, PAGE_SIZE, 0);
1546
1547         ret = submit_bio_wait(&bio);
1548         if (ret)
1549                 goto free_page;
1550
1551         super = kmap(page);
1552
1553         ret = -EINVAL;
1554         if (le32_to_cpu(super->s_magic) != ZONEFS_MAGIC)
1555                 goto unmap;
1556
1557         stored_crc = le32_to_cpu(super->s_crc);
1558         super->s_crc = 0;
1559         crc = crc32(~0U, (unsigned char *)super, sizeof(struct zonefs_super));
1560         if (crc != stored_crc) {
1561                 zonefs_err(sb, "Invalid checksum (Expected 0x%08x, got 0x%08x)",
1562                            crc, stored_crc);
1563                 goto unmap;
1564         }
1565
1566         sbi->s_features = le64_to_cpu(super->s_features);
1567         if (sbi->s_features & ~ZONEFS_F_DEFINED_FEATURES) {
1568                 zonefs_err(sb, "Unknown features set 0x%llx\n",
1569                            sbi->s_features);
1570                 goto unmap;
1571         }
1572
1573         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_UID) {
1574                 sbi->s_uid = make_kuid(current_user_ns(),
1575                                        le32_to_cpu(super->s_uid));
1576                 if (!uid_valid(sbi->s_uid)) {
1577                         zonefs_err(sb, "Invalid UID feature\n");
1578                         goto unmap;
1579                 }
1580         }
1581
1582         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_GID) {
1583                 sbi->s_gid = make_kgid(current_user_ns(),
1584                                        le32_to_cpu(super->s_gid));
1585                 if (!gid_valid(sbi->s_gid)) {
1586                         zonefs_err(sb, "Invalid GID feature\n");
1587                         goto unmap;
1588                 }
1589         }
1590
1591         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_PERM)
1592                 sbi->s_perm = le32_to_cpu(super->s_perm);
1593
1594         if (memchr_inv(super->s_reserved, 0, sizeof(super->s_reserved))) {
1595                 zonefs_err(sb, "Reserved area is being used\n");
1596                 goto unmap;
1597         }
1598
1599         import_uuid(&sbi->s_uuid, super->s_uuid);
1600         ret = 0;
1601
1602 unmap:
1603         kunmap(page);
1604 free_page:
1605         __free_page(page);
1606
1607         return ret;
1608 }
1609
1610 /*
1611  * Check that the device is zoned. If it is, get the list of zones and create
1612  * sub-directories and files according to the device zone configuration and
1613  * format options.
1614  */
1615 static int zonefs_fill_super(struct super_block *sb, void *data, int silent)
1616 {
1617         struct zonefs_zone_data zd;
1618         struct zonefs_sb_info *sbi;
1619         struct inode *inode;
1620         enum zonefs_ztype t;
1621         int ret;
1622
1623         if (!bdev_is_zoned(sb->s_bdev)) {
1624                 zonefs_err(sb, "Not a zoned block device\n");
1625                 return -EINVAL;
1626         }
1627
1628         /*
1629          * Initialize super block information: the maximum file size is updated
1630          * when the zone files are created so that the format option
1631          * ZONEFS_F_AGGRCNV which increases the maximum file size of a file
1632          * beyond the zone size is taken into account.
1633          */
1634         sbi = kzalloc(sizeof(*sbi), GFP_KERNEL);
1635         if (!sbi)
1636                 return -ENOMEM;
1637
1638         spin_lock_init(&sbi->s_lock);
1639         sb->s_fs_info = sbi;
1640         sb->s_magic = ZONEFS_MAGIC;
1641         sb->s_maxbytes = 0;
1642         sb->s_op = &zonefs_sops;
1643         sb->s_time_gran = 1;
1644
1645         /*
1646          * The block size is set to the device zone write granularity to ensure
1647          * that write operations are always aligned according to the device
1648          * interface constraints.
1649          */
1650         sb_set_blocksize(sb, bdev_zone_write_granularity(sb->s_bdev));
1651         sbi->s_zone_sectors_shift = ilog2(bdev_zone_sectors(sb->s_bdev));
1652         sbi->s_uid = GLOBAL_ROOT_UID;
1653         sbi->s_gid = GLOBAL_ROOT_GID;
1654         sbi->s_perm = 0640;
1655         sbi->s_mount_opts = ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1656         sbi->s_max_open_zones = bdev_max_open_zones(sb->s_bdev);
1657         atomic_set(&sbi->s_open_zones, 0);
1658         if (!sbi->s_max_open_zones &&
1659             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) {
1660                 zonefs_info(sb, "No open zones limit. Ignoring explicit_open mount option\n");
1661                 sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1662         }
1663
1664         ret = zonefs_read_super(sb);
1665         if (ret)
1666                 return ret;
1667
1668         ret = zonefs_parse_options(sb, data);
1669         if (ret)
1670                 return ret;
1671
1672         memset(&zd, 0, sizeof(struct zonefs_zone_data));
1673         zd.sb = sb;
1674         ret = zonefs_get_zone_info(&zd);
1675         if (ret)
1676                 goto cleanup;
1677
1678         zonefs_info(sb, "Mounting %u zones",
1679                     blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk));
1680
1681         /* Create root directory inode */
1682         ret = -ENOMEM;
1683         inode = new_inode(sb);
1684         if (!inode)
1685                 goto cleanup;
1686
1687         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1688         inode->i_mode = S_IFDIR | 0555;
1689         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = current_time(inode);
1690         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1691         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1692         set_nlink(inode, 2);
1693
1694         sb->s_root = d_make_root(inode);
1695         if (!sb->s_root)
1696                 goto cleanup;
1697
1698         /* Create and populate files in zone groups directories */
1699         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1700                 ret = zonefs_create_zgroup(&zd, t);
1701                 if (ret)
1702                         break;
1703         }
1704
1705 cleanup:
1706         zonefs_cleanup_zone_info(&zd);
1707
1708         return ret;
1709 }
1710
1711 static struct dentry *zonefs_mount(struct file_system_type *fs_type,
1712                                    int flags, const char *dev_name, void *data)
1713 {
1714         return mount_bdev(fs_type, flags, dev_name, data, zonefs_fill_super);
1715 }
1716
1717 static void zonefs_kill_super(struct super_block *sb)
1718 {
1719         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1720
1721         if (sb->s_root)
1722                 d_genocide(sb->s_root);
1723         kill_block_super(sb);
1724         kfree(sbi);
1725 }
1726
1727 /*
1728  * File system definition and registration.
1729  */
1730 static struct file_system_type zonefs_type = {
1731         .owner          = THIS_MODULE,
1732         .name           = "zonefs",
1733         .mount          = zonefs_mount,
1734         .kill_sb        = zonefs_kill_super,
1735         .fs_flags       = FS_REQUIRES_DEV,
1736 };
1737
1738 static int __init zonefs_init_inodecache(void)
1739 {
1740         zonefs_inode_cachep = kmem_cache_create("zonefs_inode_cache",
1741                         sizeof(struct zonefs_inode_info), 0,
1742                         (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_MEM_SPREAD | SLAB_ACCOUNT),
1743                         NULL);
1744         if (zonefs_inode_cachep == NULL)
1745                 return -ENOMEM;
1746         return 0;
1747 }
1748
1749 static void zonefs_destroy_inodecache(void)
1750 {
1751         /*
1752          * Make sure all delayed rcu free inodes are flushed before we
1753          * destroy the inode cache.
1754          */
1755         rcu_barrier();
1756         kmem_cache_destroy(zonefs_inode_cachep);
1757 }
1758
1759 static int __init zonefs_init(void)
1760 {
1761         int ret;
1762
1763         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct zonefs_super) != ZONEFS_SUPER_SIZE);
1764
1765         ret = zonefs_init_inodecache();
1766         if (ret)
1767                 return ret;
1768
1769         ret = register_filesystem(&zonefs_type);
1770         if (ret) {
1771                 zonefs_destroy_inodecache();
1772                 return ret;
1773         }
1774
1775         return 0;
1776 }
1777
1778 static void __exit zonefs_exit(void)
1779 {
1780         zonefs_destroy_inodecache();
1781         unregister_filesystem(&zonefs_type);
1782 }
1783
1784 MODULE_AUTHOR("Damien Le Moal");
1785 MODULE_DESCRIPTION("Zone file system for zoned block devices");
1786 MODULE_LICENSE("GPL");
1787 MODULE_ALIAS_FS("zonefs");
1788 module_init(zonefs_init);
1789 module_exit(zonefs_exit);