block: Add bdev_dax_supported() for dax mount checks
[cascardo/linux.git] / fs / block_dev.c
1 /*
2  *  linux/fs/block_dev.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
5  *  Copyright (C) 2001  Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
6  */
7
8 #include <linux/init.h>
9 #include <linux/mm.h>
10 #include <linux/fcntl.h>
11 #include <linux/slab.h>
12 #include <linux/kmod.h>
13 #include <linux/major.h>
14 #include <linux/device_cgroup.h>
15 #include <linux/highmem.h>
16 #include <linux/blkdev.h>
17 #include <linux/backing-dev.h>
18 #include <linux/module.h>
19 #include <linux/blkpg.h>
20 #include <linux/magic.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagevec.h>
24 #include <linux/writeback.h>
25 #include <linux/mpage.h>
26 #include <linux/mount.h>
27 #include <linux/uio.h>
28 #include <linux/namei.h>
29 #include <linux/log2.h>
30 #include <linux/cleancache.h>
31 #include <linux/dax.h>
32 #include <asm/uaccess.h>
33 #include "internal.h"
34
35 struct bdev_inode {
36         struct block_device bdev;
37         struct inode vfs_inode;
38 };
39
40 static const struct address_space_operations def_blk_aops;
41
42 static inline struct bdev_inode *BDEV_I(struct inode *inode)
43 {
44         return container_of(inode, struct bdev_inode, vfs_inode);
45 }
46
47 struct block_device *I_BDEV(struct inode *inode)
48 {
49         return &BDEV_I(inode)->bdev;
50 }
51 EXPORT_SYMBOL(I_BDEV);
52
53 void __vfs_msg(struct super_block *sb, const char *prefix, const char *fmt, ...)
54 {
55         struct va_format vaf;
56         va_list args;
57
58         va_start(args, fmt);
59         vaf.fmt = fmt;
60         vaf.va = &args;
61         printk_ratelimited("%sVFS (%s): %pV\n", prefix, sb->s_id, &vaf);
62         va_end(args);
63 }
64
65 static void bdev_write_inode(struct block_device *bdev)
66 {
67         struct inode *inode = bdev->bd_inode;
68         int ret;
69
70         spin_lock(&inode->i_lock);
71         while (inode->i_state & I_DIRTY) {
72                 spin_unlock(&inode->i_lock);
73                 ret = write_inode_now(inode, true);
74                 if (ret) {
75                         char name[BDEVNAME_SIZE];
76                         pr_warn_ratelimited("VFS: Dirty inode writeback failed "
77                                             "for block device %s (err=%d).\n",
78                                             bdevname(bdev, name), ret);
79                 }
80                 spin_lock(&inode->i_lock);
81         }
82         spin_unlock(&inode->i_lock);
83 }
84
85 /* Kill _all_ buffers and pagecache , dirty or not.. */
86 void kill_bdev(struct block_device *bdev)
87 {
88         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
89
90         if (mapping->nrpages == 0 && mapping->nrexceptional == 0)
91                 return;
92
93         invalidate_bh_lrus();
94         truncate_inode_pages(mapping, 0);
95 }       
96 EXPORT_SYMBOL(kill_bdev);
97
98 /* Invalidate clean unused buffers and pagecache. */
99 void invalidate_bdev(struct block_device *bdev)
100 {
101         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
102
103         if (mapping->nrpages == 0)
104                 return;
105
106         invalidate_bh_lrus();
107         lru_add_drain_all();    /* make sure all lru add caches are flushed */
108         invalidate_mapping_pages(mapping, 0, -1);
109         /* 99% of the time, we don't need to flush the cleancache on the bdev.
110          * But, for the strange corners, lets be cautious
111          */
112         cleancache_invalidate_inode(mapping);
113 }
114 EXPORT_SYMBOL(invalidate_bdev);
115
116 int set_blocksize(struct block_device *bdev, int size)
117 {
118         /* Size must be a power of two, and between 512 and PAGE_SIZE */
119         if (size > PAGE_SIZE || size < 512 || !is_power_of_2(size))
120                 return -EINVAL;
121
122         /* Size cannot be smaller than the size supported by the device */
123         if (size < bdev_logical_block_size(bdev))
124                 return -EINVAL;
125
126         /* Don't change the size if it is same as current */
127         if (bdev->bd_block_size != size) {
128                 sync_blockdev(bdev);
129                 bdev->bd_block_size = size;
130                 bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(size);
131                 kill_bdev(bdev);
132         }
133         return 0;
134 }
135
136 EXPORT_SYMBOL(set_blocksize);
137
138 int sb_set_blocksize(struct super_block *sb, int size)
139 {
140         if (set_blocksize(sb->s_bdev, size))
141                 return 0;
142         /* If we get here, we know size is power of two
143          * and it's value is between 512 and PAGE_SIZE */
144         sb->s_blocksize = size;
145         sb->s_blocksize_bits = blksize_bits(size);
146         return sb->s_blocksize;
147 }
148
149 EXPORT_SYMBOL(sb_set_blocksize);
150
151 int sb_min_blocksize(struct super_block *sb, int size)
152 {
153         int minsize = bdev_logical_block_size(sb->s_bdev);
154         if (size < minsize)
155                 size = minsize;
156         return sb_set_blocksize(sb, size);
157 }
158
159 EXPORT_SYMBOL(sb_min_blocksize);
160
161 static int
162 blkdev_get_block(struct inode *inode, sector_t iblock,
163                 struct buffer_head *bh, int create)
164 {
165         bh->b_bdev = I_BDEV(inode);
166         bh->b_blocknr = iblock;
167         set_buffer_mapped(bh);
168         return 0;
169 }
170
171 static struct inode *bdev_file_inode(struct file *file)
172 {
173         return file->f_mapping->host;
174 }
175
176 static ssize_t
177 blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter, loff_t offset)
178 {
179         struct file *file = iocb->ki_filp;
180         struct inode *inode = bdev_file_inode(file);
181
182         if (IS_DAX(inode))
183                 return dax_do_io(iocb, inode, iter, offset, blkdev_get_block,
184                                 NULL, DIO_SKIP_DIO_COUNT);
185         return __blockdev_direct_IO(iocb, inode, I_BDEV(inode), iter, offset,
186                                     blkdev_get_block, NULL, NULL,
187                                     DIO_SKIP_DIO_COUNT);
188 }
189
190 int __sync_blockdev(struct block_device *bdev, int wait)
191 {
192         if (!bdev)
193                 return 0;
194         if (!wait)
195                 return filemap_flush(bdev->bd_inode->i_mapping);
196         return filemap_write_and_wait(bdev->bd_inode->i_mapping);
197 }
198
199 /*
200  * Write out and wait upon all the dirty data associated with a block
201  * device via its mapping.  Does not take the superblock lock.
202  */
203 int sync_blockdev(struct block_device *bdev)
204 {
205         return __sync_blockdev(bdev, 1);
206 }
207 EXPORT_SYMBOL(sync_blockdev);
208
209 /*
210  * Write out and wait upon all dirty data associated with this
211  * device.   Filesystem data as well as the underlying block
212  * device.  Takes the superblock lock.
213  */
214 int fsync_bdev(struct block_device *bdev)
215 {
216         struct super_block *sb = get_super(bdev);
217         if (sb) {
218                 int res = sync_filesystem(sb);
219                 drop_super(sb);
220                 return res;
221         }
222         return sync_blockdev(bdev);
223 }
224 EXPORT_SYMBOL(fsync_bdev);
225
226 /**
227  * freeze_bdev  --  lock a filesystem and force it into a consistent state
228  * @bdev:       blockdevice to lock
229  *
230  * If a superblock is found on this device, we take the s_umount semaphore
231  * on it to make sure nobody unmounts until the snapshot creation is done.
232  * The reference counter (bd_fsfreeze_count) guarantees that only the last
233  * unfreeze process can unfreeze the frozen filesystem actually when multiple
234  * freeze requests arrive simultaneously. It counts up in freeze_bdev() and
235  * count down in thaw_bdev(). When it becomes 0, thaw_bdev() will unfreeze
236  * actually.
237  */
238 struct super_block *freeze_bdev(struct block_device *bdev)
239 {
240         struct super_block *sb;
241         int error = 0;
242
243         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
244         if (++bdev->bd_fsfreeze_count > 1) {
245                 /*
246                  * We don't even need to grab a reference - the first call
247                  * to freeze_bdev grab an active reference and only the last
248                  * thaw_bdev drops it.
249                  */
250                 sb = get_super(bdev);
251                 drop_super(sb);
252                 mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
253                 return sb;
254         }
255
256         sb = get_active_super(bdev);
257         if (!sb)
258                 goto out;
259         if (sb->s_op->freeze_super)
260                 error = sb->s_op->freeze_super(sb);
261         else
262                 error = freeze_super(sb);
263         if (error) {
264                 deactivate_super(sb);
265                 bdev->bd_fsfreeze_count--;
266                 mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
267                 return ERR_PTR(error);
268         }
269         deactivate_super(sb);
270  out:
271         sync_blockdev(bdev);
272         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
273         return sb;      /* thaw_bdev releases s->s_umount */
274 }
275 EXPORT_SYMBOL(freeze_bdev);
276
277 /**
278  * thaw_bdev  -- unlock filesystem
279  * @bdev:       blockdevice to unlock
280  * @sb:         associated superblock
281  *
282  * Unlocks the filesystem and marks it writeable again after freeze_bdev().
283  */
284 int thaw_bdev(struct block_device *bdev, struct super_block *sb)
285 {
286         int error = -EINVAL;
287
288         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
289         if (!bdev->bd_fsfreeze_count)
290                 goto out;
291
292         error = 0;
293         if (--bdev->bd_fsfreeze_count > 0)
294                 goto out;
295
296         if (!sb)
297                 goto out;
298
299         if (sb->s_op->thaw_super)
300                 error = sb->s_op->thaw_super(sb);
301         else
302                 error = thaw_super(sb);
303         if (error) {
304                 bdev->bd_fsfreeze_count++;
305                 mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
306                 return error;
307         }
308 out:
309         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
310         return 0;
311 }
312 EXPORT_SYMBOL(thaw_bdev);
313
314 static int blkdev_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
315 {
316         return block_write_full_page(page, blkdev_get_block, wbc);
317 }
318
319 static int blkdev_readpage(struct file * file, struct page * page)
320 {
321         return block_read_full_page(page, blkdev_get_block);
322 }
323
324 static int blkdev_readpages(struct file *file, struct address_space *mapping,
325                         struct list_head *pages, unsigned nr_pages)
326 {
327         return mpage_readpages(mapping, pages, nr_pages, blkdev_get_block);
328 }
329
330 static int blkdev_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
331                         loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
332                         struct page **pagep, void **fsdata)
333 {
334         return block_write_begin(mapping, pos, len, flags, pagep,
335                                  blkdev_get_block);
336 }
337
338 static int blkdev_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
339                         loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
340                         struct page *page, void *fsdata)
341 {
342         int ret;
343         ret = block_write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
344
345         unlock_page(page);
346         put_page(page);
347
348         return ret;
349 }
350
351 /*
352  * private llseek:
353  * for a block special file file_inode(file)->i_size is zero
354  * so we compute the size by hand (just as in block_read/write above)
355  */
356 static loff_t block_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
357 {
358         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
359         loff_t retval;
360
361         inode_lock(bd_inode);
362         retval = fixed_size_llseek(file, offset, whence, i_size_read(bd_inode));
363         inode_unlock(bd_inode);
364         return retval;
365 }
366         
367 int blkdev_fsync(struct file *filp, loff_t start, loff_t end, int datasync)
368 {
369         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(filp);
370         struct block_device *bdev = I_BDEV(bd_inode);
371         int error;
372         
373         error = filemap_write_and_wait_range(filp->f_mapping, start, end);
374         if (error)
375                 return error;
376
377         /*
378          * There is no need to serialise calls to blkdev_issue_flush with
379          * i_mutex and doing so causes performance issues with concurrent
380          * O_SYNC writers to a block device.
381          */
382         error = blkdev_issue_flush(bdev, GFP_KERNEL, NULL);
383         if (error == -EOPNOTSUPP)
384                 error = 0;
385
386         return error;
387 }
388 EXPORT_SYMBOL(blkdev_fsync);
389
390 /**
391  * bdev_read_page() - Start reading a page from a block device
392  * @bdev: The device to read the page from
393  * @sector: The offset on the device to read the page to (need not be aligned)
394  * @page: The page to read
395  *
396  * On entry, the page should be locked.  It will be unlocked when the page
397  * has been read.  If the block driver implements rw_page synchronously,
398  * that will be true on exit from this function, but it need not be.
399  *
400  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
401  * queue full; callers should try a different route to read this page rather
402  * than propagate an error back up the stack.
403  *
404  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
405  */
406 int bdev_read_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
407                         struct page *page)
408 {
409         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
410         int result = -EOPNOTSUPP;
411
412         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
413                 return result;
414
415         result = blk_queue_enter(bdev->bd_queue, false);
416         if (result)
417                 return result;
418         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page, READ);
419         blk_queue_exit(bdev->bd_queue);
420         return result;
421 }
422 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_read_page);
423
424 /**
425  * bdev_write_page() - Start writing a page to a block device
426  * @bdev: The device to write the page to
427  * @sector: The offset on the device to write the page to (need not be aligned)
428  * @page: The page to write
429  * @wbc: The writeback_control for the write
430  *
431  * On entry, the page should be locked and not currently under writeback.
432  * On exit, if the write started successfully, the page will be unlocked and
433  * under writeback.  If the write failed already (eg the driver failed to
434  * queue the page to the device), the page will still be locked.  If the
435  * caller is a ->writepage implementation, it will need to unlock the page.
436  *
437  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
438  * queue full; callers should try a different route to write this page rather
439  * than propagate an error back up the stack.
440  *
441  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
442  */
443 int bdev_write_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
444                         struct page *page, struct writeback_control *wbc)
445 {
446         int result;
447         int rw = (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) ? WRITE_SYNC : WRITE;
448         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
449
450         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
451                 return -EOPNOTSUPP;
452         result = blk_queue_enter(bdev->bd_queue, false);
453         if (result)
454                 return result;
455
456         set_page_writeback(page);
457         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page, rw);
458         if (result)
459                 end_page_writeback(page);
460         else
461                 unlock_page(page);
462         blk_queue_exit(bdev->bd_queue);
463         return result;
464 }
465 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_write_page);
466
467 /**
468  * bdev_direct_access() - Get the address for directly-accessibly memory
469  * @bdev: The device containing the memory
470  * @dax: control and output parameters for ->direct_access
471  *
472  * If a block device is made up of directly addressable memory, this function
473  * will tell the caller the PFN and the address of the memory.  The address
474  * may be directly dereferenced within the kernel without the need to call
475  * ioremap(), kmap() or similar.  The PFN is suitable for inserting into
476  * page tables.
477  *
478  * Return: negative errno if an error occurs, otherwise the number of bytes
479  * accessible at this address.
480  */
481 long bdev_direct_access(struct block_device *bdev, struct blk_dax_ctl *dax)
482 {
483         sector_t sector = dax->sector;
484         long avail, size = dax->size;
485         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
486
487         /*
488          * The device driver is allowed to sleep, in order to make the
489          * memory directly accessible.
490          */
491         might_sleep();
492
493         if (size < 0)
494                 return size;
495         if (!ops->direct_access)
496                 return -EOPNOTSUPP;
497         if ((sector + DIV_ROUND_UP(size, 512)) >
498                                         part_nr_sects_read(bdev->bd_part))
499                 return -ERANGE;
500         sector += get_start_sect(bdev);
501         if (sector % (PAGE_SIZE / 512))
502                 return -EINVAL;
503         avail = ops->direct_access(bdev, sector, &dax->addr, &dax->pfn);
504         if (!avail)
505                 return -ERANGE;
506         if (avail > 0 && avail & ~PAGE_MASK)
507                 return -ENXIO;
508         return min(avail, size);
509 }
510 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_direct_access);
511
512 /**
513  * bdev_dax_supported() - Check if the device supports dax for filesystem
514  * @sb: The superblock of the device
515  * @blocksize: The block size of the device
516  *
517  * This is a library function for filesystems to check if the block device
518  * can be mounted with dax option.
519  *
520  * Return: negative errno if unsupported, 0 if supported.
521  */
522 int bdev_dax_supported(struct super_block *sb, int blocksize)
523 {
524         struct blk_dax_ctl dax = {
525                 .sector = 0,
526                 .size = PAGE_SIZE,
527         };
528         int err;
529
530         if (blocksize != PAGE_SIZE) {
531                 vfs_msg(sb, KERN_ERR, "error: unsupported blocksize for dax");
532                 return -EINVAL;
533         }
534
535         err = bdev_direct_access(sb->s_bdev, &dax);
536         if (err < 0) {
537                 switch (err) {
538                 case -EOPNOTSUPP:
539                         vfs_msg(sb, KERN_ERR,
540                                 "error: device does not support dax");
541                         break;
542                 case -EINVAL:
543                         vfs_msg(sb, KERN_ERR,
544                                 "error: unaligned partition for dax");
545                         break;
546                 default:
547                         vfs_msg(sb, KERN_ERR,
548                                 "error: dax access failed (%d)", err);
549                 }
550                 return err;
551         }
552
553         return 0;
554 }
555 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_dax_supported);
556
557 /*
558  * pseudo-fs
559  */
560
561 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(bdev_lock);
562 static struct kmem_cache * bdev_cachep __read_mostly;
563
564 static struct inode *bdev_alloc_inode(struct super_block *sb)
565 {
566         struct bdev_inode *ei = kmem_cache_alloc(bdev_cachep, GFP_KERNEL);
567         if (!ei)
568                 return NULL;
569         return &ei->vfs_inode;
570 }
571
572 static void bdev_i_callback(struct rcu_head *head)
573 {
574         struct inode *inode = container_of(head, struct inode, i_rcu);
575         struct bdev_inode *bdi = BDEV_I(inode);
576
577         kmem_cache_free(bdev_cachep, bdi);
578 }
579
580 static void bdev_destroy_inode(struct inode *inode)
581 {
582         call_rcu(&inode->i_rcu, bdev_i_callback);
583 }
584
585 static void init_once(void *foo)
586 {
587         struct bdev_inode *ei = (struct bdev_inode *) foo;
588         struct block_device *bdev = &ei->bdev;
589
590         memset(bdev, 0, sizeof(*bdev));
591         mutex_init(&bdev->bd_mutex);
592         INIT_LIST_HEAD(&bdev->bd_inodes);
593         INIT_LIST_HEAD(&bdev->bd_list);
594 #ifdef CONFIG_SYSFS
595         INIT_LIST_HEAD(&bdev->bd_holder_disks);
596 #endif
597         inode_init_once(&ei->vfs_inode);
598         /* Initialize mutex for freeze. */
599         mutex_init(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
600 }
601
602 static inline void __bd_forget(struct inode *inode)
603 {
604         list_del_init(&inode->i_devices);
605         inode->i_bdev = NULL;
606         inode->i_mapping = &inode->i_data;
607 }
608
609 static void bdev_evict_inode(struct inode *inode)
610 {
611         struct block_device *bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;
612         struct list_head *p;
613         truncate_inode_pages_final(&inode->i_data);
614         invalidate_inode_buffers(inode); /* is it needed here? */
615         clear_inode(inode);
616         spin_lock(&bdev_lock);
617         while ( (p = bdev->bd_inodes.next) != &bdev->bd_inodes ) {
618                 __bd_forget(list_entry(p, struct inode, i_devices));
619         }
620         list_del_init(&bdev->bd_list);
621         spin_unlock(&bdev_lock);
622 }
623
624 static const struct super_operations bdev_sops = {
625         .statfs = simple_statfs,
626         .alloc_inode = bdev_alloc_inode,
627         .destroy_inode = bdev_destroy_inode,
628         .drop_inode = generic_delete_inode,
629         .evict_inode = bdev_evict_inode,
630 };
631
632 static struct dentry *bd_mount(struct file_system_type *fs_type,
633         int flags, const char *dev_name, void *data)
634 {
635         struct dentry *dent;
636         dent = mount_pseudo(fs_type, "bdev:", &bdev_sops, NULL, BDEVFS_MAGIC);
637         if (dent)
638                 dent->d_sb->s_iflags |= SB_I_CGROUPWB;
639         return dent;
640 }
641
642 static struct file_system_type bd_type = {
643         .name           = "bdev",
644         .mount          = bd_mount,
645         .kill_sb        = kill_anon_super,
646 };
647
648 struct super_block *blockdev_superblock __read_mostly;
649 EXPORT_SYMBOL_GPL(blockdev_superblock);
650
651 void __init bdev_cache_init(void)
652 {
653         int err;
654         static struct vfsmount *bd_mnt;
655
656         bdev_cachep = kmem_cache_create("bdev_cache", sizeof(struct bdev_inode),
657                         0, (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
658                                 SLAB_MEM_SPREAD|SLAB_ACCOUNT|SLAB_PANIC),
659                         init_once);
660         err = register_filesystem(&bd_type);
661         if (err)
662                 panic("Cannot register bdev pseudo-fs");
663         bd_mnt = kern_mount(&bd_type);
664         if (IS_ERR(bd_mnt))
665                 panic("Cannot create bdev pseudo-fs");
666         blockdev_superblock = bd_mnt->mnt_sb;   /* For writeback */
667 }
668
669 /*
670  * Most likely _very_ bad one - but then it's hardly critical for small
671  * /dev and can be fixed when somebody will need really large one.
672  * Keep in mind that it will be fed through icache hash function too.
673  */
674 static inline unsigned long hash(dev_t dev)
675 {
676         return MAJOR(dev)+MINOR(dev);
677 }
678
679 static int bdev_test(struct inode *inode, void *data)
680 {
681         return BDEV_I(inode)->bdev.bd_dev == *(dev_t *)data;
682 }
683
684 static int bdev_set(struct inode *inode, void *data)
685 {
686         BDEV_I(inode)->bdev.bd_dev = *(dev_t *)data;
687         return 0;
688 }
689
690 static LIST_HEAD(all_bdevs);
691
692 struct block_device *bdget(dev_t dev)
693 {
694         struct block_device *bdev;
695         struct inode *inode;
696
697         inode = iget5_locked(blockdev_superblock, hash(dev),
698                         bdev_test, bdev_set, &dev);
699
700         if (!inode)
701                 return NULL;
702
703         bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;
704
705         if (inode->i_state & I_NEW) {
706                 bdev->bd_contains = NULL;
707                 bdev->bd_super = NULL;
708                 bdev->bd_inode = inode;
709                 bdev->bd_block_size = (1 << inode->i_blkbits);
710                 bdev->bd_part_count = 0;
711                 bdev->bd_invalidated = 0;
712                 inode->i_mode = S_IFBLK;
713                 inode->i_rdev = dev;
714                 inode->i_bdev = bdev;
715                 inode->i_data.a_ops = &def_blk_aops;
716                 mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
717                 spin_lock(&bdev_lock);
718                 list_add(&bdev->bd_list, &all_bdevs);
719                 spin_unlock(&bdev_lock);
720                 unlock_new_inode(inode);
721         }
722         return bdev;
723 }
724
725 EXPORT_SYMBOL(bdget);
726
727 /**
728  * bdgrab -- Grab a reference to an already referenced block device
729  * @bdev:       Block device to grab a reference to.
730  */
731 struct block_device *bdgrab(struct block_device *bdev)
732 {
733         ihold(bdev->bd_inode);
734         return bdev;
735 }
736 EXPORT_SYMBOL(bdgrab);
737
738 long nr_blockdev_pages(void)
739 {
740         struct block_device *bdev;
741         long ret = 0;
742         spin_lock(&bdev_lock);
743         list_for_each_entry(bdev, &all_bdevs, bd_list) {
744                 ret += bdev->bd_inode->i_mapping->nrpages;
745         }
746         spin_unlock(&bdev_lock);
747         return ret;
748 }
749
750 void bdput(struct block_device *bdev)
751 {
752         iput(bdev->bd_inode);
753 }
754
755 EXPORT_SYMBOL(bdput);
756  
757 static struct block_device *bd_acquire(struct inode *inode)
758 {
759         struct block_device *bdev;
760
761         spin_lock(&bdev_lock);
762         bdev = inode->i_bdev;
763         if (bdev) {
764                 bdgrab(bdev);
765                 spin_unlock(&bdev_lock);
766                 return bdev;
767         }
768         spin_unlock(&bdev_lock);
769
770         bdev = bdget(inode->i_rdev);
771         if (bdev) {
772                 spin_lock(&bdev_lock);
773                 if (!inode->i_bdev) {
774                         /*
775                          * We take an additional reference to bd_inode,
776                          * and it's released in clear_inode() of inode.
777                          * So, we can access it via ->i_mapping always
778                          * without igrab().
779                          */
780                         bdgrab(bdev);
781                         inode->i_bdev = bdev;
782                         inode->i_mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
783                         list_add(&inode->i_devices, &bdev->bd_inodes);
784                 }
785                 spin_unlock(&bdev_lock);
786         }
787         return bdev;
788 }
789
790 /* Call when you free inode */
791
792 void bd_forget(struct inode *inode)
793 {
794         struct block_device *bdev = NULL;
795
796         spin_lock(&bdev_lock);
797         if (!sb_is_blkdev_sb(inode->i_sb))
798                 bdev = inode->i_bdev;
799         __bd_forget(inode);
800         spin_unlock(&bdev_lock);
801
802         if (bdev)
803                 bdput(bdev);
804 }
805
806 /**
807  * bd_may_claim - test whether a block device can be claimed
808  * @bdev: block device of interest
809  * @whole: whole block device containing @bdev, may equal @bdev
810  * @holder: holder trying to claim @bdev
811  *
812  * Test whether @bdev can be claimed by @holder.
813  *
814  * CONTEXT:
815  * spin_lock(&bdev_lock).
816  *
817  * RETURNS:
818  * %true if @bdev can be claimed, %false otherwise.
819  */
820 static bool bd_may_claim(struct block_device *bdev, struct block_device *whole,
821                          void *holder)
822 {
823         if (bdev->bd_holder == holder)
824                 return true;     /* already a holder */
825         else if (bdev->bd_holder != NULL)
826                 return false;    /* held by someone else */
827         else if (bdev->bd_contains == bdev)
828                 return true;     /* is a whole device which isn't held */
829
830         else if (whole->bd_holder == bd_may_claim)
831                 return true;     /* is a partition of a device that is being partitioned */
832         else if (whole->bd_holder != NULL)
833                 return false;    /* is a partition of a held device */
834         else
835                 return true;     /* is a partition of an un-held device */
836 }
837
838 /**
839  * bd_prepare_to_claim - prepare to claim a block device
840  * @bdev: block device of interest
841  * @whole: the whole device containing @bdev, may equal @bdev
842  * @holder: holder trying to claim @bdev
843  *
844  * Prepare to claim @bdev.  This function fails if @bdev is already
845  * claimed by another holder and waits if another claiming is in
846  * progress.  This function doesn't actually claim.  On successful
847  * return, the caller has ownership of bd_claiming and bd_holder[s].
848  *
849  * CONTEXT:
850  * spin_lock(&bdev_lock).  Might release bdev_lock, sleep and regrab
851  * it multiple times.
852  *
853  * RETURNS:
854  * 0 if @bdev can be claimed, -EBUSY otherwise.
855  */
856 static int bd_prepare_to_claim(struct block_device *bdev,
857                                struct block_device *whole, void *holder)
858 {
859 retry:
860         /* if someone else claimed, fail */
861         if (!bd_may_claim(bdev, whole, holder))
862                 return -EBUSY;
863
864         /* if claiming is already in progress, wait for it to finish */
865         if (whole->bd_claiming) {
866                 wait_queue_head_t *wq = bit_waitqueue(&whole->bd_claiming, 0);
867                 DEFINE_WAIT(wait);
868
869                 prepare_to_wait(wq, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
870                 spin_unlock(&bdev_lock);
871                 schedule();
872                 finish_wait(wq, &wait);
873                 spin_lock(&bdev_lock);
874                 goto retry;
875         }
876
877         /* yay, all mine */
878         return 0;
879 }
880
881 /**
882  * bd_start_claiming - start claiming a block device
883  * @bdev: block device of interest
884  * @holder: holder trying to claim @bdev
885  *
886  * @bdev is about to be opened exclusively.  Check @bdev can be opened
887  * exclusively and mark that an exclusive open is in progress.  Each
888  * successful call to this function must be matched with a call to
889  * either bd_finish_claiming() or bd_abort_claiming() (which do not
890  * fail).
891  *
892  * This function is used to gain exclusive access to the block device
893  * without actually causing other exclusive open attempts to fail. It
894  * should be used when the open sequence itself requires exclusive
895  * access but may subsequently fail.
896  *
897  * CONTEXT:
898  * Might sleep.
899  *
900  * RETURNS:
901  * Pointer to the block device containing @bdev on success, ERR_PTR()
902  * value on failure.
903  */
904 static struct block_device *bd_start_claiming(struct block_device *bdev,
905                                               void *holder)
906 {
907         struct gendisk *disk;
908         struct block_device *whole;
909         int partno, err;
910
911         might_sleep();
912
913         /*
914          * @bdev might not have been initialized properly yet, look up
915          * and grab the outer block device the hard way.
916          */
917         disk = get_gendisk(bdev->bd_dev, &partno);
918         if (!disk)
919                 return ERR_PTR(-ENXIO);
920
921         /*
922          * Normally, @bdev should equal what's returned from bdget_disk()
923          * if partno is 0; however, some drivers (floppy) use multiple
924          * bdev's for the same physical device and @bdev may be one of the
925          * aliases.  Keep @bdev if partno is 0.  This means claimer
926          * tracking is broken for those devices but it has always been that
927          * way.
928          */
929         if (partno)
930                 whole = bdget_disk(disk, 0);
931         else
932                 whole = bdgrab(bdev);
933
934         module_put(disk->fops->owner);
935         put_disk(disk);
936         if (!whole)
937                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
938
939         /* prepare to claim, if successful, mark claiming in progress */
940         spin_lock(&bdev_lock);
941
942         err = bd_prepare_to_claim(bdev, whole, holder);
943         if (err == 0) {
944                 whole->bd_claiming = holder;
945                 spin_unlock(&bdev_lock);
946                 return whole;
947         } else {
948                 spin_unlock(&bdev_lock);
949                 bdput(whole);
950                 return ERR_PTR(err);
951         }
952 }
953
954 #ifdef CONFIG_SYSFS
955 struct bd_holder_disk {
956         struct list_head        list;
957         struct gendisk          *disk;
958         int                     refcnt;
959 };
960
961 static struct bd_holder_disk *bd_find_holder_disk(struct block_device *bdev,
962                                                   struct gendisk *disk)
963 {
964         struct bd_holder_disk *holder;
965
966         list_for_each_entry(holder, &bdev->bd_holder_disks, list)
967                 if (holder->disk == disk)
968                         return holder;
969         return NULL;
970 }
971
972 static int add_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
973 {
974         return sysfs_create_link(from, to, kobject_name(to));
975 }
976
977 static void del_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
978 {
979         sysfs_remove_link(from, kobject_name(to));
980 }
981
982 /**
983  * bd_link_disk_holder - create symlinks between holding disk and slave bdev
984  * @bdev: the claimed slave bdev
985  * @disk: the holding disk
986  *
987  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
988  *
989  * This functions creates the following sysfs symlinks.
990  *
991  * - from "slaves" directory of the holder @disk to the claimed @bdev
992  * - from "holders" directory of the @bdev to the holder @disk
993  *
994  * For example, if /dev/dm-0 maps to /dev/sda and disk for dm-0 is
995  * passed to bd_link_disk_holder(), then:
996  *
997  *   /sys/block/dm-0/slaves/sda --> /sys/block/sda
998  *   /sys/block/sda/holders/dm-0 --> /sys/block/dm-0
999  *
1000  * The caller must have claimed @bdev before calling this function and
1001  * ensure that both @bdev and @disk are valid during the creation and
1002  * lifetime of these symlinks.
1003  *
1004  * CONTEXT:
1005  * Might sleep.
1006  *
1007  * RETURNS:
1008  * 0 on success, -errno on failure.
1009  */
1010 int bd_link_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1011 {
1012         struct bd_holder_disk *holder;
1013         int ret = 0;
1014
1015         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1016
1017         WARN_ON_ONCE(!bdev->bd_holder);
1018
1019         /* FIXME: remove the following once add_disk() handles errors */
1020         if (WARN_ON(!disk->slave_dir || !bdev->bd_part->holder_dir))
1021                 goto out_unlock;
1022
1023         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1024         if (holder) {
1025                 holder->refcnt++;
1026                 goto out_unlock;
1027         }
1028
1029         holder = kzalloc(sizeof(*holder), GFP_KERNEL);
1030         if (!holder) {
1031                 ret = -ENOMEM;
1032                 goto out_unlock;
1033         }
1034
1035         INIT_LIST_HEAD(&holder->list);
1036         holder->disk = disk;
1037         holder->refcnt = 1;
1038
1039         ret = add_symlink(disk->slave_dir, &part_to_dev(bdev->bd_part)->kobj);
1040         if (ret)
1041                 goto out_free;
1042
1043         ret = add_symlink(bdev->bd_part->holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
1044         if (ret)
1045                 goto out_del;
1046         /*
1047          * bdev could be deleted beneath us which would implicitly destroy
1048          * the holder directory.  Hold on to it.
1049          */
1050         kobject_get(bdev->bd_part->holder_dir);
1051
1052         list_add(&holder->list, &bdev->bd_holder_disks);
1053         goto out_unlock;
1054
1055 out_del:
1056         del_symlink(disk->slave_dir, &part_to_dev(bdev->bd_part)->kobj);
1057 out_free:
1058         kfree(holder);
1059 out_unlock:
1060         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1061         return ret;
1062 }
1063 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_link_disk_holder);
1064
1065 /**
1066  * bd_unlink_disk_holder - destroy symlinks created by bd_link_disk_holder()
1067  * @bdev: the calimed slave bdev
1068  * @disk: the holding disk
1069  *
1070  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1071  *
1072  * CONTEXT:
1073  * Might sleep.
1074  */
1075 void bd_unlink_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1076 {
1077         struct bd_holder_disk *holder;
1078
1079         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1080
1081         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1082
1083         if (!WARN_ON_ONCE(holder == NULL) && !--holder->refcnt) {
1084                 del_symlink(disk->slave_dir, &part_to_dev(bdev->bd_part)->kobj);
1085                 del_symlink(bdev->bd_part->holder_dir,
1086                             &disk_to_dev(disk)->kobj);
1087                 kobject_put(bdev->bd_part->holder_dir);
1088                 list_del_init(&holder->list);
1089                 kfree(holder);
1090         }
1091
1092         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1093 }
1094 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_unlink_disk_holder);
1095 #endif
1096
1097 /**
1098  * flush_disk - invalidates all buffer-cache entries on a disk
1099  *
1100  * @bdev:      struct block device to be flushed
1101  * @kill_dirty: flag to guide handling of dirty inodes
1102  *
1103  * Invalidates all buffer-cache entries on a disk. It should be called
1104  * when a disk has been changed -- either by a media change or online
1105  * resize.
1106  */
1107 static void flush_disk(struct block_device *bdev, bool kill_dirty)
1108 {
1109         if (__invalidate_device(bdev, kill_dirty)) {
1110                 printk(KERN_WARNING "VFS: busy inodes on changed media or "
1111                        "resized disk %s\n",
1112                        bdev->bd_disk ? bdev->bd_disk->disk_name : "");
1113         }
1114
1115         if (!bdev->bd_disk)
1116                 return;
1117         if (disk_part_scan_enabled(bdev->bd_disk))
1118                 bdev->bd_invalidated = 1;
1119 }
1120
1121 /**
1122  * check_disk_size_change - checks for disk size change and adjusts bdev size.
1123  * @disk: struct gendisk to check
1124  * @bdev: struct bdev to adjust.
1125  *
1126  * This routine checks to see if the bdev size does not match the disk size
1127  * and adjusts it if it differs.
1128  */
1129 void check_disk_size_change(struct gendisk *disk, struct block_device *bdev)
1130 {
1131         loff_t disk_size, bdev_size;
1132
1133         disk_size = (loff_t)get_capacity(disk) << 9;
1134         bdev_size = i_size_read(bdev->bd_inode);
1135         if (disk_size != bdev_size) {
1136                 printk(KERN_INFO
1137                        "%s: detected capacity change from %lld to %lld\n",
1138                        disk->disk_name, bdev_size, disk_size);
1139                 i_size_write(bdev->bd_inode, disk_size);
1140                 flush_disk(bdev, false);
1141         }
1142 }
1143 EXPORT_SYMBOL(check_disk_size_change);
1144
1145 /**
1146  * revalidate_disk - wrapper for lower-level driver's revalidate_disk call-back
1147  * @disk: struct gendisk to be revalidated
1148  *
1149  * This routine is a wrapper for lower-level driver's revalidate_disk
1150  * call-backs.  It is used to do common pre and post operations needed
1151  * for all revalidate_disk operations.
1152  */
1153 int revalidate_disk(struct gendisk *disk)
1154 {
1155         struct block_device *bdev;
1156         int ret = 0;
1157
1158         if (disk->fops->revalidate_disk)
1159                 ret = disk->fops->revalidate_disk(disk);
1160         blk_integrity_revalidate(disk);
1161         bdev = bdget_disk(disk, 0);
1162         if (!bdev)
1163                 return ret;
1164
1165         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1166         check_disk_size_change(disk, bdev);
1167         bdev->bd_invalidated = 0;
1168         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1169         bdput(bdev);
1170         return ret;
1171 }
1172 EXPORT_SYMBOL(revalidate_disk);
1173
1174 /*
1175  * This routine checks whether a removable media has been changed,
1176  * and invalidates all buffer-cache-entries in that case. This
1177  * is a relatively slow routine, so we have to try to minimize using
1178  * it. Thus it is called only upon a 'mount' or 'open'. This
1179  * is the best way of combining speed and utility, I think.
1180  * People changing diskettes in the middle of an operation deserve
1181  * to lose :-)
1182  */
1183 int check_disk_change(struct block_device *bdev)
1184 {
1185         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1186         const struct block_device_operations *bdops = disk->fops;
1187         unsigned int events;
1188
1189         events = disk_clear_events(disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE |
1190                                    DISK_EVENT_EJECT_REQUEST);
1191         if (!(events & DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE))
1192                 return 0;
1193
1194         flush_disk(bdev, true);
1195         if (bdops->revalidate_disk)
1196                 bdops->revalidate_disk(bdev->bd_disk);
1197         return 1;
1198 }
1199
1200 EXPORT_SYMBOL(check_disk_change);
1201
1202 void bd_set_size(struct block_device *bdev, loff_t size)
1203 {
1204         unsigned bsize = bdev_logical_block_size(bdev);
1205
1206         inode_lock(bdev->bd_inode);
1207         i_size_write(bdev->bd_inode, size);
1208         inode_unlock(bdev->bd_inode);
1209         while (bsize < PAGE_SIZE) {
1210                 if (size & bsize)
1211                         break;
1212                 bsize <<= 1;
1213         }
1214         bdev->bd_block_size = bsize;
1215         bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(bsize);
1216 }
1217 EXPORT_SYMBOL(bd_set_size);
1218
1219 static void __blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part);
1220
1221 /*
1222  * bd_mutex locking:
1223  *
1224  *  mutex_lock(part->bd_mutex)
1225  *    mutex_lock_nested(whole->bd_mutex, 1)
1226  */
1227
1228 static int __blkdev_get(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part)
1229 {
1230         struct gendisk *disk;
1231         struct module *owner;
1232         int ret;
1233         int partno;
1234         int perm = 0;
1235
1236         if (mode & FMODE_READ)
1237                 perm |= MAY_READ;
1238         if (mode & FMODE_WRITE)
1239                 perm |= MAY_WRITE;
1240         /*
1241          * hooks: /n/, see "layering violations".
1242          */
1243         if (!for_part) {
1244                 ret = devcgroup_inode_permission(bdev->bd_inode, perm);
1245                 if (ret != 0) {
1246                         bdput(bdev);
1247                         return ret;
1248                 }
1249         }
1250
1251  restart:
1252
1253         ret = -ENXIO;
1254         disk = get_gendisk(bdev->bd_dev, &partno);
1255         if (!disk)
1256                 goto out;
1257         owner = disk->fops->owner;
1258
1259         disk_block_events(disk);
1260         mutex_lock_nested(&bdev->bd_mutex, for_part);
1261         if (!bdev->bd_openers) {
1262                 bdev->bd_disk = disk;
1263                 bdev->bd_queue = disk->queue;
1264                 bdev->bd_contains = bdev;
1265                 if (IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_DAX) && disk->fops->direct_access)
1266                         bdev->bd_inode->i_flags = S_DAX;
1267                 else
1268                         bdev->bd_inode->i_flags = 0;
1269
1270                 if (!partno) {
1271                         ret = -ENXIO;
1272                         bdev->bd_part = disk_get_part(disk, partno);
1273                         if (!bdev->bd_part)
1274                                 goto out_clear;
1275
1276                         ret = 0;
1277                         if (disk->fops->open) {
1278                                 ret = disk->fops->open(bdev, mode);
1279                                 if (ret == -ERESTARTSYS) {
1280                                         /* Lost a race with 'disk' being
1281                                          * deleted, try again.
1282                                          * See md.c
1283                                          */
1284                                         disk_put_part(bdev->bd_part);
1285                                         bdev->bd_part = NULL;
1286                                         bdev->bd_disk = NULL;
1287                                         bdev->bd_queue = NULL;
1288                                         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1289                                         disk_unblock_events(disk);
1290                                         put_disk(disk);
1291                                         module_put(owner);
1292                                         goto restart;
1293                                 }
1294                         }
1295
1296                         if (!ret) {
1297                                 bd_set_size(bdev,(loff_t)get_capacity(disk)<<9);
1298                                 if (!blkdev_dax_capable(bdev))
1299                                         bdev->bd_inode->i_flags &= ~S_DAX;
1300                         }
1301
1302                         /*
1303                          * If the device is invalidated, rescan partition
1304                          * if open succeeded or failed with -ENOMEDIUM.
1305                          * The latter is necessary to prevent ghost
1306                          * partitions on a removed medium.
1307                          */
1308                         if (bdev->bd_invalidated) {
1309                                 if (!ret)
1310                                         rescan_partitions(disk, bdev);
1311                                 else if (ret == -ENOMEDIUM)
1312                                         invalidate_partitions(disk, bdev);
1313                         }
1314
1315                         if (ret)
1316                                 goto out_clear;
1317                 } else {
1318                         struct block_device *whole;
1319                         whole = bdget_disk(disk, 0);
1320                         ret = -ENOMEM;
1321                         if (!whole)
1322                                 goto out_clear;
1323                         BUG_ON(for_part);
1324                         ret = __blkdev_get(whole, mode, 1);
1325                         if (ret)
1326                                 goto out_clear;
1327                         bdev->bd_contains = whole;
1328                         bdev->bd_part = disk_get_part(disk, partno);
1329                         if (!(disk->flags & GENHD_FL_UP) ||
1330                             !bdev->bd_part || !bdev->bd_part->nr_sects) {
1331                                 ret = -ENXIO;
1332                                 goto out_clear;
1333                         }
1334                         bd_set_size(bdev, (loff_t)bdev->bd_part->nr_sects << 9);
1335                         if (!blkdev_dax_capable(bdev))
1336                                 bdev->bd_inode->i_flags &= ~S_DAX;
1337                 }
1338         } else {
1339                 if (bdev->bd_contains == bdev) {
1340                         ret = 0;
1341                         if (bdev->bd_disk->fops->open)
1342                                 ret = bdev->bd_disk->fops->open(bdev, mode);
1343                         /* the same as first opener case, read comment there */
1344                         if (bdev->bd_invalidated) {
1345                                 if (!ret)
1346                                         rescan_partitions(bdev->bd_disk, bdev);
1347                                 else if (ret == -ENOMEDIUM)
1348                                         invalidate_partitions(bdev->bd_disk, bdev);
1349                         }
1350                         if (ret)
1351                                 goto out_unlock_bdev;
1352                 }
1353                 /* only one opener holds refs to the module and disk */
1354                 put_disk(disk);
1355                 module_put(owner);
1356         }
1357         bdev->bd_openers++;
1358         if (for_part)
1359                 bdev->bd_part_count++;
1360         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1361         disk_unblock_events(disk);
1362         return 0;
1363
1364  out_clear:
1365         disk_put_part(bdev->bd_part);
1366         bdev->bd_disk = NULL;
1367         bdev->bd_part = NULL;
1368         bdev->bd_queue = NULL;
1369         if (bdev != bdev->bd_contains)
1370                 __blkdev_put(bdev->bd_contains, mode, 1);
1371         bdev->bd_contains = NULL;
1372  out_unlock_bdev:
1373         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1374         disk_unblock_events(disk);
1375         put_disk(disk);
1376         module_put(owner);
1377  out:
1378         bdput(bdev);
1379
1380         return ret;
1381 }
1382
1383 /**
1384  * blkdev_get - open a block device
1385  * @bdev: block_device to open
1386  * @mode: FMODE_* mask
1387  * @holder: exclusive holder identifier
1388  *
1389  * Open @bdev with @mode.  If @mode includes %FMODE_EXCL, @bdev is
1390  * open with exclusive access.  Specifying %FMODE_EXCL with %NULL
1391  * @holder is invalid.  Exclusive opens may nest for the same @holder.
1392  *
1393  * On success, the reference count of @bdev is unchanged.  On failure,
1394  * @bdev is put.
1395  *
1396  * CONTEXT:
1397  * Might sleep.
1398  *
1399  * RETURNS:
1400  * 0 on success, -errno on failure.
1401  */
1402 int blkdev_get(struct block_device *bdev, fmode_t mode, void *holder)
1403 {
1404         struct block_device *whole = NULL;
1405         int res;
1406
1407         WARN_ON_ONCE((mode & FMODE_EXCL) && !holder);
1408
1409         if ((mode & FMODE_EXCL) && holder) {
1410                 whole = bd_start_claiming(bdev, holder);
1411                 if (IS_ERR(whole)) {
1412                         bdput(bdev);
1413                         return PTR_ERR(whole);
1414                 }
1415         }
1416
1417         res = __blkdev_get(bdev, mode, 0);
1418
1419         if (whole) {
1420                 struct gendisk *disk = whole->bd_disk;
1421
1422                 /* finish claiming */
1423                 mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1424                 spin_lock(&bdev_lock);
1425
1426                 if (!res) {
1427                         BUG_ON(!bd_may_claim(bdev, whole, holder));
1428                         /*
1429                          * Note that for a whole device bd_holders
1430                          * will be incremented twice, and bd_holder
1431                          * will be set to bd_may_claim before being
1432                          * set to holder
1433                          */
1434                         whole->bd_holders++;
1435                         whole->bd_holder = bd_may_claim;
1436                         bdev->bd_holders++;
1437                         bdev->bd_holder = holder;
1438                 }
1439
1440                 /* tell others that we're done */
1441                 BUG_ON(whole->bd_claiming != holder);
1442                 whole->bd_claiming = NULL;
1443                 wake_up_bit(&whole->bd_claiming, 0);
1444
1445                 spin_unlock(&bdev_lock);
1446
1447                 /*
1448                  * Block event polling for write claims if requested.  Any
1449                  * write holder makes the write_holder state stick until
1450                  * all are released.  This is good enough and tracking
1451                  * individual writeable reference is too fragile given the
1452                  * way @mode is used in blkdev_get/put().
1453                  */
1454                 if (!res && (mode & FMODE_WRITE) && !bdev->bd_write_holder &&
1455                     (disk->flags & GENHD_FL_BLOCK_EVENTS_ON_EXCL_WRITE)) {
1456                         bdev->bd_write_holder = true;
1457                         disk_block_events(disk);
1458                 }
1459
1460                 mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1461                 bdput(whole);
1462         }
1463
1464         return res;
1465 }
1466 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get);
1467
1468 /**
1469  * blkdev_get_by_path - open a block device by name
1470  * @path: path to the block device to open
1471  * @mode: FMODE_* mask
1472  * @holder: exclusive holder identifier
1473  *
1474  * Open the blockdevice described by the device file at @path.  @mode
1475  * and @holder are identical to blkdev_get().
1476  *
1477  * On success, the returned block_device has reference count of one.
1478  *
1479  * CONTEXT:
1480  * Might sleep.
1481  *
1482  * RETURNS:
1483  * Pointer to block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1484  */
1485 struct block_device *blkdev_get_by_path(const char *path, fmode_t mode,
1486                                         void *holder)
1487 {
1488         struct block_device *bdev;
1489         int err;
1490
1491         bdev = lookup_bdev(path);
1492         if (IS_ERR(bdev))
1493                 return bdev;
1494
1495         err = blkdev_get(bdev, mode, holder);
1496         if (err)
1497                 return ERR_PTR(err);
1498
1499         if ((mode & FMODE_WRITE) && bdev_read_only(bdev)) {
1500                 blkdev_put(bdev, mode);
1501                 return ERR_PTR(-EACCES);
1502         }
1503
1504         return bdev;
1505 }
1506 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_path);
1507
1508 /**
1509  * blkdev_get_by_dev - open a block device by device number
1510  * @dev: device number of block device to open
1511  * @mode: FMODE_* mask
1512  * @holder: exclusive holder identifier
1513  *
1514  * Open the blockdevice described by device number @dev.  @mode and
1515  * @holder are identical to blkdev_get().
1516  *
1517  * Use it ONLY if you really do not have anything better - i.e. when
1518  * you are behind a truly sucky interface and all you are given is a
1519  * device number.  _Never_ to be used for internal purposes.  If you
1520  * ever need it - reconsider your API.
1521  *
1522  * On success, the returned block_device has reference count of one.
1523  *
1524  * CONTEXT:
1525  * Might sleep.
1526  *
1527  * RETURNS:
1528  * Pointer to block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1529  */
1530 struct block_device *blkdev_get_by_dev(dev_t dev, fmode_t mode, void *holder)
1531 {
1532         struct block_device *bdev;
1533         int err;
1534
1535         bdev = bdget(dev);
1536         if (!bdev)
1537                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1538
1539         err = blkdev_get(bdev, mode, holder);
1540         if (err)
1541                 return ERR_PTR(err);
1542
1543         return bdev;
1544 }
1545 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_dev);
1546
1547 static int blkdev_open(struct inode * inode, struct file * filp)
1548 {
1549         struct block_device *bdev;
1550
1551         /*
1552          * Preserve backwards compatibility and allow large file access
1553          * even if userspace doesn't ask for it explicitly. Some mkfs
1554          * binary needs it. We might want to drop this workaround
1555          * during an unstable branch.
1556          */
1557         filp->f_flags |= O_LARGEFILE;
1558
1559         if (filp->f_flags & O_NDELAY)
1560                 filp->f_mode |= FMODE_NDELAY;
1561         if (filp->f_flags & O_EXCL)
1562                 filp->f_mode |= FMODE_EXCL;
1563         if ((filp->f_flags & O_ACCMODE) == 3)
1564                 filp->f_mode |= FMODE_WRITE_IOCTL;
1565
1566         bdev = bd_acquire(inode);
1567         if (bdev == NULL)
1568                 return -ENOMEM;
1569
1570         filp->f_mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
1571
1572         return blkdev_get(bdev, filp->f_mode, filp);
1573 }
1574
1575 static void __blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part)
1576 {
1577         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1578         struct block_device *victim = NULL;
1579
1580         mutex_lock_nested(&bdev->bd_mutex, for_part);
1581         if (for_part)
1582                 bdev->bd_part_count--;
1583
1584         if (!--bdev->bd_openers) {
1585                 WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holders);
1586                 sync_blockdev(bdev);
1587                 kill_bdev(bdev);
1588
1589                 bdev_write_inode(bdev);
1590                 /*
1591                  * Detaching bdev inode from its wb in __destroy_inode()
1592                  * is too late: the queue which embeds its bdi (along with
1593                  * root wb) can be gone as soon as we put_disk() below.
1594                  */
1595                 inode_detach_wb(bdev->bd_inode);
1596         }
1597         if (bdev->bd_contains == bdev) {
1598                 if (disk->fops->release)
1599                         disk->fops->release(disk, mode);
1600         }
1601         if (!bdev->bd_openers) {
1602                 struct module *owner = disk->fops->owner;
1603
1604                 disk_put_part(bdev->bd_part);
1605                 bdev->bd_part = NULL;
1606                 bdev->bd_disk = NULL;
1607                 if (bdev != bdev->bd_contains)
1608                         victim = bdev->bd_contains;
1609                 bdev->bd_contains = NULL;
1610
1611                 put_disk(disk);
1612                 module_put(owner);
1613         }
1614         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1615         bdput(bdev);
1616         if (victim)
1617                 __blkdev_put(victim, mode, 1);
1618 }
1619
1620 void blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1621 {
1622         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1623
1624         if (mode & FMODE_EXCL) {
1625                 bool bdev_free;
1626
1627                 /*
1628                  * Release a claim on the device.  The holder fields
1629                  * are protected with bdev_lock.  bd_mutex is to
1630                  * synchronize disk_holder unlinking.
1631                  */
1632                 spin_lock(&bdev_lock);
1633
1634                 WARN_ON_ONCE(--bdev->bd_holders < 0);
1635                 WARN_ON_ONCE(--bdev->bd_contains->bd_holders < 0);
1636
1637                 /* bd_contains might point to self, check in a separate step */
1638                 if ((bdev_free = !bdev->bd_holders))
1639                         bdev->bd_holder = NULL;
1640                 if (!bdev->bd_contains->bd_holders)
1641                         bdev->bd_contains->bd_holder = NULL;
1642
1643                 spin_unlock(&bdev_lock);
1644
1645                 /*
1646                  * If this was the last claim, remove holder link and
1647                  * unblock evpoll if it was a write holder.
1648                  */
1649                 if (bdev_free && bdev->bd_write_holder) {
1650                         disk_unblock_events(bdev->bd_disk);
1651                         bdev->bd_write_holder = false;
1652                 }
1653         }
1654
1655         /*
1656          * Trigger event checking and tell drivers to flush MEDIA_CHANGE
1657          * event.  This is to ensure detection of media removal commanded
1658          * from userland - e.g. eject(1).
1659          */
1660         disk_flush_events(bdev->bd_disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1661
1662         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1663
1664         __blkdev_put(bdev, mode, 0);
1665 }
1666 EXPORT_SYMBOL(blkdev_put);
1667
1668 static int blkdev_close(struct inode * inode, struct file * filp)
1669 {
1670         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(filp));
1671         blkdev_put(bdev, filp->f_mode);
1672         return 0;
1673 }
1674
1675 static long block_ioctl(struct file *file, unsigned cmd, unsigned long arg)
1676 {
1677         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1678         fmode_t mode = file->f_mode;
1679
1680         /*
1681          * O_NDELAY can be altered using fcntl(.., F_SETFL, ..), so we have
1682          * to updated it before every ioctl.
1683          */
1684         if (file->f_flags & O_NDELAY)
1685                 mode |= FMODE_NDELAY;
1686         else
1687                 mode &= ~FMODE_NDELAY;
1688
1689         return blkdev_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1690 }
1691
1692 /*
1693  * Write data to the block device.  Only intended for the block device itself
1694  * and the raw driver which basically is a fake block device.
1695  *
1696  * Does not take i_mutex for the write and thus is not for general purpose
1697  * use.
1698  */
1699 ssize_t blkdev_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1700 {
1701         struct file *file = iocb->ki_filp;
1702         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1703         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1704         struct blk_plug plug;
1705         ssize_t ret;
1706
1707         if (bdev_read_only(I_BDEV(bd_inode)))
1708                 return -EPERM;
1709
1710         if (!iov_iter_count(from))
1711                 return 0;
1712
1713         if (iocb->ki_pos >= size)
1714                 return -ENOSPC;
1715
1716         iov_iter_truncate(from, size - iocb->ki_pos);
1717
1718         blk_start_plug(&plug);
1719         ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
1720         if (ret > 0) {
1721                 ssize_t err;
1722                 err = generic_write_sync(file, iocb->ki_pos - ret, ret);
1723                 if (err < 0)
1724                         ret = err;
1725         }
1726         blk_finish_plug(&plug);
1727         return ret;
1728 }
1729 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkdev_write_iter);
1730
1731 ssize_t blkdev_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
1732 {
1733         struct file *file = iocb->ki_filp;
1734         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1735         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1736         loff_t pos = iocb->ki_pos;
1737
1738         if (pos >= size)
1739                 return 0;
1740
1741         size -= pos;
1742         iov_iter_truncate(to, size);
1743         return generic_file_read_iter(iocb, to);
1744 }
1745 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkdev_read_iter);
1746
1747 /*
1748  * Try to release a page associated with block device when the system
1749  * is under memory pressure.
1750  */
1751 static int blkdev_releasepage(struct page *page, gfp_t wait)
1752 {
1753         struct super_block *super = BDEV_I(page->mapping->host)->bdev.bd_super;
1754
1755         if (super && super->s_op->bdev_try_to_free_page)
1756                 return super->s_op->bdev_try_to_free_page(super, page, wait);
1757
1758         return try_to_free_buffers(page);
1759 }
1760
1761 static int blkdev_writepages(struct address_space *mapping,
1762                              struct writeback_control *wbc)
1763 {
1764         if (dax_mapping(mapping)) {
1765                 struct block_device *bdev = I_BDEV(mapping->host);
1766
1767                 return dax_writeback_mapping_range(mapping, bdev, wbc);
1768         }
1769         return generic_writepages(mapping, wbc);
1770 }
1771
1772 static const struct address_space_operations def_blk_aops = {
1773         .readpage       = blkdev_readpage,
1774         .readpages      = blkdev_readpages,
1775         .writepage      = blkdev_writepage,
1776         .write_begin    = blkdev_write_begin,
1777         .write_end      = blkdev_write_end,
1778         .writepages     = blkdev_writepages,
1779         .releasepage    = blkdev_releasepage,
1780         .direct_IO      = blkdev_direct_IO,
1781         .is_dirty_writeback = buffer_check_dirty_writeback,
1782 };
1783
1784 #ifdef CONFIG_FS_DAX
1785 /*
1786  * In the raw block case we do not need to contend with truncation nor
1787  * unwritten file extents.  Without those concerns there is no need for
1788  * additional locking beyond the mmap_sem context that these routines
1789  * are already executing under.
1790  *
1791  * Note, there is no protection if the block device is dynamically
1792  * resized (partition grow/shrink) during a fault. A stable block device
1793  * size is already not enforced in the blkdev_direct_IO path.
1794  *
1795  * For DAX, it is the responsibility of the block device driver to
1796  * ensure the whole-disk device size is stable while requests are in
1797  * flight.
1798  *
1799  * Finally, unlike the filemap_page_mkwrite() case there is no
1800  * filesystem superblock to sync against freezing.  We still include a
1801  * pfn_mkwrite callback for dax drivers to receive write fault
1802  * notifications.
1803  */
1804 static int blkdev_dax_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
1805 {
1806         return __dax_fault(vma, vmf, blkdev_get_block);
1807 }
1808
1809 static int blkdev_dax_pfn_mkwrite(struct vm_area_struct *vma,
1810                 struct vm_fault *vmf)
1811 {
1812         return dax_pfn_mkwrite(vma, vmf);
1813 }
1814
1815 static int blkdev_dax_pmd_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1816                 pmd_t *pmd, unsigned int flags)
1817 {
1818         return __dax_pmd_fault(vma, addr, pmd, flags, blkdev_get_block);
1819 }
1820
1821 static const struct vm_operations_struct blkdev_dax_vm_ops = {
1822         .fault          = blkdev_dax_fault,
1823         .pmd_fault      = blkdev_dax_pmd_fault,
1824         .pfn_mkwrite    = blkdev_dax_pfn_mkwrite,
1825 };
1826
1827 static const struct vm_operations_struct blkdev_default_vm_ops = {
1828         .fault          = filemap_fault,
1829         .map_pages      = filemap_map_pages,
1830 };
1831
1832 static int blkdev_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
1833 {
1834         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1835
1836         file_accessed(file);
1837         if (IS_DAX(bd_inode)) {
1838                 vma->vm_ops = &blkdev_dax_vm_ops;
1839                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP | VM_HUGEPAGE;
1840         } else {
1841                 vma->vm_ops = &blkdev_default_vm_ops;
1842         }
1843
1844         return 0;
1845 }
1846 #else
1847 #define blkdev_mmap generic_file_mmap
1848 #endif
1849
1850 const struct file_operations def_blk_fops = {
1851         .open           = blkdev_open,
1852         .release        = blkdev_close,
1853         .llseek         = block_llseek,
1854         .read_iter      = blkdev_read_iter,
1855         .write_iter     = blkdev_write_iter,
1856         .mmap           = blkdev_mmap,
1857         .fsync          = blkdev_fsync,
1858         .unlocked_ioctl = block_ioctl,
1859 #ifdef CONFIG_COMPAT
1860         .compat_ioctl   = compat_blkdev_ioctl,
1861 #endif
1862         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1863         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1864 };
1865
1866 int ioctl_by_bdev(struct block_device *bdev, unsigned cmd, unsigned long arg)
1867 {
1868         int res;
1869         mm_segment_t old_fs = get_fs();
1870         set_fs(KERNEL_DS);
1871         res = blkdev_ioctl(bdev, 0, cmd, arg);
1872         set_fs(old_fs);
1873         return res;
1874 }
1875
1876 EXPORT_SYMBOL(ioctl_by_bdev);
1877
1878 /**
1879  * lookup_bdev  - lookup a struct block_device by name
1880  * @pathname:   special file representing the block device
1881  *
1882  * Get a reference to the blockdevice at @pathname in the current
1883  * namespace if possible and return it.  Return ERR_PTR(error)
1884  * otherwise.
1885  */
1886 struct block_device *lookup_bdev(const char *pathname)
1887 {
1888         struct block_device *bdev;
1889         struct inode *inode;
1890         struct path path;
1891         int error;
1892
1893         if (!pathname || !*pathname)
1894                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1895
1896         error = kern_path(pathname, LOOKUP_FOLLOW, &path);
1897         if (error)
1898                 return ERR_PTR(error);
1899
1900         inode = d_backing_inode(path.dentry);
1901         error = -ENOTBLK;
1902         if (!S_ISBLK(inode->i_mode))
1903                 goto fail;
1904         error = -EACCES;
1905         if (path.mnt->mnt_flags & MNT_NODEV)
1906                 goto fail;
1907         error = -ENOMEM;
1908         bdev = bd_acquire(inode);
1909         if (!bdev)
1910                 goto fail;
1911 out:
1912         path_put(&path);
1913         return bdev;
1914 fail:
1915         bdev = ERR_PTR(error);
1916         goto out;
1917 }
1918 EXPORT_SYMBOL(lookup_bdev);
1919
1920 int __invalidate_device(struct block_device *bdev, bool kill_dirty)
1921 {
1922         struct super_block *sb = get_super(bdev);
1923         int res = 0;
1924
1925         if (sb) {
1926                 /*
1927                  * no need to lock the super, get_super holds the
1928                  * read mutex so the filesystem cannot go away
1929                  * under us (->put_super runs with the write lock
1930                  * hold).
1931                  */
1932                 shrink_dcache_sb(sb);
1933                 res = invalidate_inodes(sb, kill_dirty);
1934                 drop_super(sb);
1935         }
1936         invalidate_bdev(bdev);
1937         return res;
1938 }
1939 EXPORT_SYMBOL(__invalidate_device);
1940
1941 void iterate_bdevs(void (*func)(struct block_device *, void *), void *arg)
1942 {
1943         struct inode *inode, *old_inode = NULL;
1944
1945         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1946         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list) {
1947                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
1948
1949                 spin_lock(&inode->i_lock);
1950                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_WILL_FREE|I_NEW) ||
1951                     mapping->nrpages == 0) {
1952                         spin_unlock(&inode->i_lock);
1953                         continue;
1954                 }
1955                 __iget(inode);
1956                 spin_unlock(&inode->i_lock);
1957                 spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1958                 /*
1959                  * We hold a reference to 'inode' so it couldn't have been
1960                  * removed from s_inodes list while we dropped the
1961                  * s_inode_list_lock  We cannot iput the inode now as we can
1962                  * be holding the last reference and we cannot iput it under
1963                  * s_inode_list_lock. So we keep the reference and iput it
1964                  * later.
1965                  */
1966                 iput(old_inode);
1967                 old_inode = inode;
1968
1969                 func(I_BDEV(inode), arg);
1970
1971                 spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1972         }
1973         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1974         iput(old_inode);
1975 }