fs/block_dev.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
   4  *  Copyright (C) 2001  Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
   5  *  Copyright (C) 2016 - 2020 Christoph Hellwig
   6  */
   7
   8 #include <linux/init.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/fcntl.h>
  11 #include <linux/slab.h>
  12 #include <linux/kmod.h>
  13 #include <linux/major.h>
  14 #include <linux/device_cgroup.h>
  15 #include <linux/highmem.h>
  16 #include <linux/blkdev.h>
  17 #include <linux/backing-dev.h>
  18 #include <linux/module.h>
  19 #include <linux/blkpg.h>
  20 #include <linux/magic.h>
  21 #include <linux/buffer_head.h>
  22 #include <linux/swap.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/writeback.h>
  25 #include <linux/mpage.h>
  26 #include <linux/mount.h>
  27 #include <linux/pseudo_fs.h>
  28 #include <linux/uio.h>
  29 #include <linux/namei.h>
  30 #include <linux/log2.h>
  31 #include <linux/cleancache.h>
  32 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
  33 #include <linux/falloc.h>
  34 #include <linux/part_stat.h>
  35 #include <linux/uaccess.h>
  36 #include <linux/suspend.h>
  37 #include "internal.h"
  38
  39 struct bdev_inode {
  40         struct block_device bdev;
  41         struct inode vfs_inode;
  42 };
  43
  44 static const struct address_space_operations def_blk_aops;
  45
  46 static inline struct bdev_inode *BDEV_I(struct inode *inode)
  47 {
  48         return container_of(inode, struct bdev_inode, vfs_inode);
  49 }
  50
  51 struct block_device *I_BDEV(struct inode *inode)
  52 {
  53         return &BDEV_I(inode)->bdev;
  54 }
  55 EXPORT_SYMBOL(I_BDEV);
  56
  57 static void bdev_write_inode(struct block_device *bdev)
  58 {
  59         struct inode *inode = bdev->bd_inode;
  60         int ret;
  61
  62         spin_lock(&inode->i_lock);
  63         while (inode->i_state & I_DIRTY) {
  64                 spin_unlock(&inode->i_lock);
  65                 ret = write_inode_now(inode, true);
  66                 if (ret) {
  67                         char name[BDEVNAME_SIZE];
  68                         pr_warn_ratelimited("VFS: Dirty inode writeback failed "
  69                                             "for block device %s (err=%d).\n",
  70                                             bdevname(bdev, name), ret);
  71                 }
  72                 spin_lock(&inode->i_lock);
  73         }
  74         spin_unlock(&inode->i_lock);
  75 }
  76
  77 /* Kill _all_ buffers and pagecache , dirty or not.. */
  78 static void kill_bdev(struct block_device *bdev)
  79 {
  80         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  81
  82         if (mapping->nrpages == 0 && mapping->nrexceptional == 0)
  83                 return;
  84
  85         invalidate_bh_lrus();
  86         truncate_inode_pages(mapping, 0);
  87 }
  88
  89 /* Invalidate clean unused buffers and pagecache. */
  90 void invalidate_bdev(struct block_device *bdev)
  91 {
  92         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  93
  94         if (mapping->nrpages) {
  95                 invalidate_bh_lrus();
  96                 lru_add_drain_all();    /* make sure all lru add caches are flushed */
  97                 invalidate_mapping_pages(mapping, 0, -1);
  98         }
  99         /* 99% of the time, we don't need to flush the cleancache on the bdev.
 100          * But, for the strange corners, lets be cautious
 101          */
 102         cleancache_invalidate_inode(mapping);
 103 }
 104 EXPORT_SYMBOL(invalidate_bdev);
 105
 106 /*
 107  * Drop all buffers & page cache for given bdev range. This function bails
 108  * with error if bdev has other exclusive owner (such as filesystem).
 109  */
 110 int truncate_bdev_range(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
 111                         loff_t lstart, loff_t lend)
 112 {
 113         /*
 114          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
 115          * while we discard the buffer cache to avoid discarding buffers
 116          * under live filesystem.
 117          */
 118         if (!(mode & FMODE_EXCL)) {
 119                 int err = bd_prepare_to_claim(bdev, truncate_bdev_range);
 120                 if (err)
 121                         return err;
 122         }
 123
 124         truncate_inode_pages_range(bdev->bd_inode->i_mapping, lstart, lend);
 125         if (!(mode & FMODE_EXCL))
 126                 bd_abort_claiming(bdev, truncate_bdev_range);
 127         return 0;
 128 }
 129 EXPORT_SYMBOL(truncate_bdev_range);
 130
 131 static void set_init_blocksize(struct block_device *bdev)
 132 {
 133         bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(bdev_logical_block_size(bdev));
 134 }
 135
 136 int set_blocksize(struct block_device *bdev, int size)
 137 {
 138         /* Size must be a power of two, and between 512 and PAGE_SIZE */
 139         if (size > PAGE_SIZE || size < 512 || !is_power_of_2(size))
 140                 return -EINVAL;
 141
 142         /* Size cannot be smaller than the size supported by the device */
 143         if (size < bdev_logical_block_size(bdev))
 144                 return -EINVAL;
 145
 146         /* Don't change the size if it is same as current */
 147         if (bdev->bd_inode->i_blkbits != blksize_bits(size)) {
 148                 sync_blockdev(bdev);
 149                 bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(size);
 150                 kill_bdev(bdev);
 151         }
 152         return 0;
 153 }
 154
 155 EXPORT_SYMBOL(set_blocksize);
 156
 157 int sb_set_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 158 {
 159         if (set_blocksize(sb->s_bdev, size))
 160                 return 0;
 161         /* If we get here, we know size is power of two
 162          * and it's value is between 512 and PAGE_SIZE */
 163         sb->s_blocksize = size;
 164         sb->s_blocksize_bits = blksize_bits(size);
 165         return sb->s_blocksize;
 166 }
 167
 168 EXPORT_SYMBOL(sb_set_blocksize);
 169
 170 int sb_min_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 171 {
 172         int minsize = bdev_logical_block_size(sb->s_bdev);
 173         if (size < minsize)
 174                 size = minsize;
 175         return sb_set_blocksize(sb, size);
 176 }
 177
 178 EXPORT_SYMBOL(sb_min_blocksize);
 179
 180 static int
 181 blkdev_get_block(struct inode *inode, sector_t iblock,
 182                 struct buffer_head *bh, int create)
 183 {
 184         bh->b_bdev = I_BDEV(inode);
 185         bh->b_blocknr = iblock;
 186         set_buffer_mapped(bh);
 187         return 0;
 188 }
 189
 190 static struct inode *bdev_file_inode(struct file *file)
 191 {
 192         return file->f_mapping->host;
 193 }
 194
 195 static unsigned int dio_bio_write_op(struct kiocb *iocb)
 196 {
 197         unsigned int op = REQ_OP_WRITE | REQ_SYNC | REQ_IDLE;
 198
 199         /* avoid the need for a I/O completion work item */
 200         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
 201                 op |= REQ_FUA;
 202         return op;
 203 }
 204
 205 #define DIO_INLINE_BIO_VECS 4
 206
 207 static void blkdev_bio_end_io_simple(struct bio *bio)
 208 {
 209         struct task_struct *waiter = bio->bi_private;
 210
 211         WRITE_ONCE(bio->bi_private, NULL);
 212         blk_wake_io_task(waiter);
 213 }
 214
 215 static ssize_t
 216 __blkdev_direct_IO_simple(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
 217                 int nr_pages)
 218 {
 219         struct file *file = iocb->ki_filp;
 220         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
 221         struct bio_vec inline_vecs[DIO_INLINE_BIO_VECS], *vecs;
 222         loff_t pos = iocb->ki_pos;
 223         bool should_dirty = false;
 224         struct bio bio;
 225         ssize_t ret;
 226         blk_qc_t qc;
 227
 228         if ((pos | iov_iter_alignment(iter)) &
 229             (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
 230                 return -EINVAL;
 231
 232         if (nr_pages <= DIO_INLINE_BIO_VECS)
 233                 vecs = inline_vecs;
 234         else {
 235                 vecs = kmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct bio_vec),
 236                                      GFP_KERNEL);
 237                 if (!vecs)
 238                         return -ENOMEM;
 239         }
 240
 241         bio_init(&bio, vecs, nr_pages);
 242         bio_set_dev(&bio, bdev);
 243         bio.bi_iter.bi_sector = pos >> 9;
 244         bio.bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 245         bio.bi_private = current;
 246         bio.bi_end_io = blkdev_bio_end_io_simple;
 247         bio.bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 248
 249         ret = bio_iov_iter_get_pages(&bio, iter);
 250         if (unlikely(ret))
 251                 goto out;
 252         ret = bio.bi_iter.bi_size;
 253
 254         if (iov_iter_rw(iter) == READ) {
 255                 bio.bi_opf = REQ_OP_READ;
 256                 if (iter_is_iovec(iter))
 257                         should_dirty = true;
 258         } else {
 259                 bio.bi_opf = dio_bio_write_op(iocb);
 260                 task_io_account_write(ret);
 261         }
 262         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
 263                 bio_set_polled(&bio, iocb);
 264
 265         qc = submit_bio(&bio);
 266         for (;;) {
 267                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 268                 if (!READ_ONCE(bio.bi_private))
 269                         break;
 270                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
 271                     !blk_poll(bdev_get_queue(bdev), qc, true))
 272                         blk_io_schedule();
 273         }
 274         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 275
 276         bio_release_pages(&bio, should_dirty);
 277         if (unlikely(bio.bi_status))
 278                 ret = blk_status_to_errno(bio.bi_status);
 279
 280 out:
 281         if (vecs != inline_vecs)
 282                 kfree(vecs);
 283
 284         bio_uninit(&bio);
 285
 286         return ret;
 287 }
 288
 289 struct blkdev_dio {
 290         union {
 291                 struct kiocb            *iocb;
 292                 struct task_struct      *waiter;
 293         };
 294         size_t                  size;
 295         atomic_t                ref;
 296         bool                    multi_bio : 1;
 297         bool                    should_dirty : 1;
 298         bool                    is_sync : 1;
 299         struct bio              bio;
 300 };
 301
 302 static struct bio_set blkdev_dio_pool;
 303
 304 static int blkdev_iopoll(struct kiocb *kiocb, bool wait)
 305 {
 306         struct block_device *bdev = I_BDEV(kiocb->ki_filp->f_mapping->host);
 307         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
 308
 309         return blk_poll(q, READ_ONCE(kiocb->ki_cookie), wait);
 310 }
 311
 312 static void blkdev_bio_end_io(struct bio *bio)
 313 {
 314         struct blkdev_dio *dio = bio->bi_private;
 315         bool should_dirty = dio->should_dirty;
 316
 317         if (bio->bi_status && !dio->bio.bi_status)
 318                 dio->bio.bi_status = bio->bi_status;
 319
 320         if (!dio->multi_bio || atomic_dec_and_test(&dio->ref)) {
 321                 if (!dio->is_sync) {
 322                         struct kiocb *iocb = dio->iocb;
 323                         ssize_t ret;
 324
 325                         if (likely(!dio->bio.bi_status)) {
 326                                 ret = dio->size;
 327                                 iocb->ki_pos += ret;
 328                         } else {
 329                                 ret = blk_status_to_errno(dio->bio.bi_status);
 330                         }
 331
 332                         dio->iocb->ki_complete(iocb, ret, 0);
 333                         if (dio->multi_bio)
 334                                 bio_put(&dio->bio);
 335                 } else {
 336                         struct task_struct *waiter = dio->waiter;
 337
 338                         WRITE_ONCE(dio->waiter, NULL);
 339                         blk_wake_io_task(waiter);
 340                 }
 341         }
 342
 343         if (should_dirty) {
 344                 bio_check_pages_dirty(bio);
 345         } else {
 346                 bio_release_pages(bio, false);
 347                 bio_put(bio);
 348         }
 349 }
 350
 351 static ssize_t
 352 __blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter, int nr_pages)
 353 {
 354         struct file *file = iocb->ki_filp;
 355         struct inode *inode = bdev_file_inode(file);
 356         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 357         struct blk_plug plug;
 358         struct blkdev_dio *dio;
 359         struct bio *bio;
 360         bool is_poll = (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) != 0;
 361         bool is_read = (iov_iter_rw(iter) == READ), is_sync;
 362         loff_t pos = iocb->ki_pos;
 363         blk_qc_t qc = BLK_QC_T_NONE;
 364         int ret = 0;
 365
 366         if ((pos | iov_iter_alignment(iter)) &
 367             (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
 368                 return -EINVAL;
 369
 370         bio = bio_alloc_bioset(GFP_KERNEL, nr_pages, &blkdev_dio_pool);
 371
 372         dio = container_of(bio, struct blkdev_dio, bio);
 373         dio->is_sync = is_sync = is_sync_kiocb(iocb);
 374         if (dio->is_sync) {
 375                 dio->waiter = current;
 376                 bio_get(bio);
 377         } else {
 378                 dio->iocb = iocb;
 379         }
 380
 381         dio->size = 0;
 382         dio->multi_bio = false;
 383         dio->should_dirty = is_read && iter_is_iovec(iter);
 384
 385         /*
 386          * Don't plug for HIPRI/polled IO, as those should go straight
 387          * to issue
 388          */
 389         if (!is_poll)
 390                 blk_start_plug(&plug);
 391
 392         for (;;) {
 393                 bio_set_dev(bio, bdev);
 394                 bio->bi_iter.bi_sector = pos >> 9;
 395                 bio->bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 396                 bio->bi_private = dio;
 397                 bio->bi_end_io = blkdev_bio_end_io;
 398                 bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 399
 400                 ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
 401                 if (unlikely(ret)) {
 402                         bio->bi_status = BLK_STS_IOERR;
 403                         bio_endio(bio);
 404                         break;
 405                 }
 406
 407                 if (is_read) {
 408                         bio->bi_opf = REQ_OP_READ;
 409                         if (dio->should_dirty)
 410                                 bio_set_pages_dirty(bio);
 411                 } else {
 412                         bio->bi_opf = dio_bio_write_op(iocb);
 413                         task_io_account_write(bio->bi_iter.bi_size);
 414                 }
 415
 416                 dio->size += bio->bi_iter.bi_size;
 417                 pos += bio->bi_iter.bi_size;
 418
 419                 nr_pages = iov_iter_npages(iter, BIO_MAX_PAGES);
 420                 if (!nr_pages) {
 421                         bool polled = false;
 422
 423                         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) {
 424                                 bio_set_polled(bio, iocb);
 425                                 polled = true;
 426                         }
 427
 428                         qc = submit_bio(bio);
 429
 430                         if (polled)
 431                                 WRITE_ONCE(iocb->ki_cookie, qc);
 432                         break;
 433                 }
 434
 435                 if (!dio->multi_bio) {
 436                         /*
 437                          * AIO needs an extra reference to ensure the dio
 438                          * structure which is embedded into the first bio
 439                          * stays around.
 440                          */
 441                         if (!is_sync)
 442                                 bio_get(bio);
 443                         dio->multi_bio = true;
 444                         atomic_set(&dio->ref, 2);
 445                 } else {
 446                         atomic_inc(&dio->ref);
 447                 }
 448
 449                 submit_bio(bio);
 450                 bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 451         }
 452
 453         if (!is_poll)
 454                 blk_finish_plug(&plug);
 455
 456         if (!is_sync)
 457                 return -EIOCBQUEUED;
 458
 459         for (;;) {
 460                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 461                 if (!READ_ONCE(dio->waiter))
 462                         break;
 463
 464                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
 465                     !blk_poll(bdev_get_queue(bdev), qc, true))
 466                         blk_io_schedule();
 467         }
 468         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 469
 470         if (!ret)
 471                 ret = blk_status_to_errno(dio->bio.bi_status);
 472         if (likely(!ret))
 473                 ret = dio->size;
 474
 475         bio_put(&dio->bio);
 476         return ret;
 477 }
 478
 479 static ssize_t
 480 blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
 481 {
 482         int nr_pages;
 483
 484         nr_pages = iov_iter_npages(iter, BIO_MAX_PAGES + 1);
 485         if (!nr_pages)
 486                 return 0;
 487         if (is_sync_kiocb(iocb) && nr_pages <= BIO_MAX_PAGES)
 488                 return __blkdev_direct_IO_simple(iocb, iter, nr_pages);
 489
 490         return __blkdev_direct_IO(iocb, iter, min(nr_pages, BIO_MAX_PAGES));
 491 }
 492
 493 static __init int blkdev_init(void)
 494 {
 495         return bioset_init(&blkdev_dio_pool, 4, offsetof(struct blkdev_dio, bio), BIOSET_NEED_BVECS);
 496 }
 497 module_init(blkdev_init);
 498
 499 int __sync_blockdev(struct block_device *bdev, int wait)
 500 {
 501         if (!bdev)
 502                 return 0;
 503         if (!wait)
 504                 return filemap_flush(bdev->bd_inode->i_mapping);
 505         return filemap_write_and_wait(bdev->bd_inode->i_mapping);
 506 }
 507
 508 /*
 509  * Write out and wait upon all the dirty data associated with a block
 510  * device via its mapping.  Does not take the superblock lock.
 511  */
 512 int sync_blockdev(struct block_device *bdev)
 513 {
 514         return __sync_blockdev(bdev, 1);
 515 }
 516 EXPORT_SYMBOL(sync_blockdev);
 517
 518 /*
 519  * Write out and wait upon all dirty data associated with this
 520  * device.   Filesystem data as well as the underlying block
 521  * device.  Takes the superblock lock.
 522  */
 523 int fsync_bdev(struct block_device *bdev)
 524 {
 525         struct super_block *sb = get_super(bdev);
 526         if (sb) {
 527                 int res = sync_filesystem(sb);
 528                 drop_super(sb);
 529                 return res;
 530         }
 531         return sync_blockdev(bdev);
 532 }
 533 EXPORT_SYMBOL(fsync_bdev);
 534
 535 /**
 536  * freeze_bdev  --  lock a filesystem and force it into a consistent state
 537  * @bdev:       blockdevice to lock
 538  *
 539  * If a superblock is found on this device, we take the s_umount semaphore
 540  * on it to make sure nobody unmounts until the snapshot creation is done.
 541  * The reference counter (bd_fsfreeze_count) guarantees that only the last
 542  * unfreeze process can unfreeze the frozen filesystem actually when multiple
 543  * freeze requests arrive simultaneously. It counts up in freeze_bdev() and
 544  * count down in thaw_bdev(). When it becomes 0, thaw_bdev() will unfreeze
 545  * actually.
 546  */
 547 int freeze_bdev(struct block_device *bdev)
 548 {
 549         struct super_block *sb;
 550         int error = 0;
 551
 552         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 553         if (++bdev->bd_fsfreeze_count > 1)
 554                 goto done;
 555
 556         sb = get_active_super(bdev);
 557         if (!sb)
 558                 goto sync;
 559         if (sb->s_op->freeze_super)
 560                 error = sb->s_op->freeze_super(sb);
 561         else
 562                 error = freeze_super(sb);
 563         deactivate_super(sb);
 564
 565         if (error) {
 566                 bdev->bd_fsfreeze_count--;
 567                 goto done;
 568         }
 569         bdev->bd_fsfreeze_sb = sb;
 570
 571 sync:
 572         sync_blockdev(bdev);
 573 done:
 574         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 575         return error;
 576 }
 577 EXPORT_SYMBOL(freeze_bdev);
 578
 579 /**
 580  * thaw_bdev  -- unlock filesystem
 581  * @bdev:       blockdevice to unlock
 582  *
 583  * Unlocks the filesystem and marks it writeable again after freeze_bdev().
 584  */
 585 int thaw_bdev(struct block_device *bdev)
 586 {
 587         struct super_block *sb;
 588         int error = -EINVAL;
 589
 590         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 591         if (!bdev->bd_fsfreeze_count)
 592                 goto out;
 593
 594         error = 0;
 595         if (--bdev->bd_fsfreeze_count > 0)
 596                 goto out;
 597
 598         sb = bdev->bd_fsfreeze_sb;
 599         if (!sb)
 600                 goto out;
 601
 602         if (sb->s_op->thaw_super)
 603                 error = sb->s_op->thaw_super(sb);
 604         else
 605                 error = thaw_super(sb);
 606         if (error)
 607                 bdev->bd_fsfreeze_count++;
 608         else
 609                 bdev->bd_fsfreeze_sb = NULL;
 610 out:
 611         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 612         return error;
 613 }
 614 EXPORT_SYMBOL(thaw_bdev);
 615
 616 static int blkdev_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 617 {
 618         return block_write_full_page(page, blkdev_get_block, wbc);
 619 }
 620
 621 static int blkdev_readpage(struct file * file, struct page * page)
 622 {
 623         return block_read_full_page(page, blkdev_get_block);
 624 }
 625
 626 static void blkdev_readahead(struct readahead_control *rac)
 627 {
 628         mpage_readahead(rac, blkdev_get_block);
 629 }
 630
 631 static int blkdev_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
 632                         loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
 633                         struct page **pagep, void **fsdata)
 634 {
 635         return block_write_begin(mapping, pos, len, flags, pagep,
 636                                  blkdev_get_block);
 637 }
 638
 639 static int blkdev_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
 640                         loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
 641                         struct page *page, void *fsdata)
 642 {
 643         int ret;
 644         ret = block_write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
 645
 646         unlock_page(page);
 647         put_page(page);
 648
 649         return ret;
 650 }
 651
 652 /*
 653  * private llseek:
 654  * for a block special file file_inode(file)->i_size is zero
 655  * so we compute the size by hand (just as in block_read/write above)
 656  */
 657 static loff_t block_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 658 {
 659         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
 660         loff_t retval;
 661
 662         inode_lock(bd_inode);
 663         retval = fixed_size_llseek(file, offset, whence, i_size_read(bd_inode));
 664         inode_unlock(bd_inode);
 665         return retval;
 666 }
 667
 668 int blkdev_fsync(struct file *filp, loff_t start, loff_t end, int datasync)
 669 {
 670         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(filp);
 671         struct block_device *bdev = I_BDEV(bd_inode);
 672         int error;
 673
 674         error = file_write_and_wait_range(filp, start, end);
 675         if (error)
 676                 return error;
 677
 678         /*
 679          * There is no need to serialise calls to blkdev_issue_flush with
 680          * i_mutex and doing so causes performance issues with concurrent
 681          * O_SYNC writers to a block device.
 682          */
 683         error = blkdev_issue_flush(bdev, GFP_KERNEL);
 684         if (error == -EOPNOTSUPP)
 685                 error = 0;
 686
 687         return error;
 688 }
 689 EXPORT_SYMBOL(blkdev_fsync);
 690
 691 /**
 692  * bdev_read_page() - Start reading a page from a block device
 693  * @bdev: The device to read the page from
 694  * @sector: The offset on the device to read the page to (need not be aligned)
 695  * @page: The page to read
 696  *
 697  * On entry, the page should be locked.  It will be unlocked when the page
 698  * has been read.  If the block driver implements rw_page synchronously,
 699  * that will be true on exit from this function, but it need not be.
 700  *
 701  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
 702  * queue full; callers should try a different route to read this page rather
 703  * than propagate an error back up the stack.
 704  *
 705  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
 706  */
 707 int bdev_read_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
 708                         struct page *page)
 709 {
 710         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
 711         int result = -EOPNOTSUPP;
 712
 713         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
 714                 return result;
 715
 716         result = blk_queue_enter(bdev->bd_disk->queue, 0);
 717         if (result)
 718                 return result;
 719         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page,
 720                               REQ_OP_READ);
 721         blk_queue_exit(bdev->bd_disk->queue);
 722         return result;
 723 }
 724
 725 /**
 726  * bdev_write_page() - Start writing a page to a block device
 727  * @bdev: The device to write the page to
 728  * @sector: The offset on the device to write the page to (need not be aligned)
 729  * @page: The page to write
 730  * @wbc: The writeback_control for the write
 731  *
 732  * On entry, the page should be locked and not currently under writeback.
 733  * On exit, if the write started successfully, the page will be unlocked and
 734  * under writeback.  If the write failed already (eg the driver failed to
 735  * queue the page to the device), the page will still be locked.  If the
 736  * caller is a ->writepage implementation, it will need to unlock the page.
 737  *
 738  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
 739  * queue full; callers should try a different route to write this page rather
 740  * than propagate an error back up the stack.
 741  *
 742  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
 743  */
 744 int bdev_write_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
 745                         struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 746 {
 747         int result;
 748         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
 749
 750         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
 751                 return -EOPNOTSUPP;
 752         result = blk_queue_enter(bdev->bd_disk->queue, 0);
 753         if (result)
 754                 return result;
 755
 756         set_page_writeback(page);
 757         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page,
 758                               REQ_OP_WRITE);
 759         if (result) {
 760                 end_page_writeback(page);
 761         } else {
 762                 clean_page_buffers(page);
 763                 unlock_page(page);
 764         }
 765         blk_queue_exit(bdev->bd_disk->queue);
 766         return result;
 767 }
 768
 769 /*
 770  * pseudo-fs
 771  */
 772
 773 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(bdev_lock);
 774 static struct kmem_cache * bdev_cachep __read_mostly;
 775
 776 static struct inode *bdev_alloc_inode(struct super_block *sb)
 777 {
 778         struct bdev_inode *ei = kmem_cache_alloc(bdev_cachep, GFP_KERNEL);
 779         if (!ei)
 780                 return NULL;
 781         return &ei->vfs_inode;
 782 }
 783
 784 static void bdev_free_inode(struct inode *inode)
 785 {
 786         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 787
 788         free_percpu(bdev->bd_stats);
 789         kfree(bdev->bd_meta_info);
 790
 791         kmem_cache_free(bdev_cachep, BDEV_I(inode));
 792 }
 793
 794 static void init_once(void *data)
 795 {
 796         struct bdev_inode *ei = data;
 797
 798         inode_init_once(&ei->vfs_inode);
 799 }
 800
 801 static void bdev_evict_inode(struct inode *inode)
 802 {
 803         struct block_device *bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;
 804         truncate_inode_pages_final(&inode->i_data);
 805         invalidate_inode_buffers(inode); /* is it needed here? */
 806         clear_inode(inode);
 807         /* Detach inode from wb early as bdi_put() may free bdi->wb */
 808         inode_detach_wb(inode);
 809         if (bdev->bd_bdi != &noop_backing_dev_info) {
 810                 bdi_put(bdev->bd_bdi);
 811                 bdev->bd_bdi = &noop_backing_dev_info;
 812         }
 813 }
 814
 815 static const struct super_operations bdev_sops = {
 816         .statfs = simple_statfs,
 817         .alloc_inode = bdev_alloc_inode,
 818         .free_inode = bdev_free_inode,
 819         .drop_inode = generic_delete_inode,
 820         .evict_inode = bdev_evict_inode,
 821 };
 822
 823 static int bd_init_fs_context(struct fs_context *fc)
 824 {
 825         struct pseudo_fs_context *ctx = init_pseudo(fc, BDEVFS_MAGIC);
 826         if (!ctx)
 827                 return -ENOMEM;
 828         fc->s_iflags |= SB_I_CGROUPWB;
 829         ctx->ops = &bdev_sops;
 830         return 0;
 831 }
 832
 833 static struct file_system_type bd_type = {
 834         .name           = "bdev",
 835         .init_fs_context = bd_init_fs_context,
 836         .kill_sb        = kill_anon_super,
 837 };
 838
 839 struct super_block *blockdev_superblock __read_mostly;
 840 EXPORT_SYMBOL_GPL(blockdev_superblock);
 841
 842 void __init bdev_cache_init(void)
 843 {
 844         int err;
 845         static struct vfsmount *bd_mnt;
 846
 847         bdev_cachep = kmem_cache_create("bdev_cache", sizeof(struct bdev_inode),
 848                         0, (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
 849                                 SLAB_MEM_SPREAD|SLAB_ACCOUNT|SLAB_PANIC),
 850                         init_once);
 851         err = register_filesystem(&bd_type);
 852         if (err)
 853                 panic("Cannot register bdev pseudo-fs");
 854         bd_mnt = kern_mount(&bd_type);
 855         if (IS_ERR(bd_mnt))
 856                 panic("Cannot create bdev pseudo-fs");
 857         blockdev_superblock = bd_mnt->mnt_sb;   /* For writeback */
 858 }
 859
 860 struct block_device *bdev_alloc(struct gendisk *disk, u8 partno)
 861 {
 862         struct block_device *bdev;
 863         struct inode *inode;
 864
 865         inode = new_inode(blockdev_superblock);
 866         if (!inode)
 867                 return NULL;
 868         inode->i_mode = S_IFBLK;
 869         inode->i_rdev = 0;
 870         inode->i_data.a_ops = &def_blk_aops;
 871         mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
 872
 873         bdev = I_BDEV(inode);
 874         memset(bdev, 0, sizeof(*bdev));
 875         mutex_init(&bdev->bd_mutex);
 876         mutex_init(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 877         spin_lock_init(&bdev->bd_size_lock);
 878         bdev->bd_disk = disk;
 879         bdev->bd_partno = partno;
 880         bdev->bd_inode = inode;
 881         bdev->bd_bdi = &noop_backing_dev_info;
 882 #ifdef CONFIG_SYSFS
 883         INIT_LIST_HEAD(&bdev->bd_holder_disks);
 884 #endif
 885         bdev->bd_stats = alloc_percpu(struct disk_stats);
 886         if (!bdev->bd_stats) {
 887                 iput(inode);
 888                 return NULL;
 889         }
 890         return bdev;
 891 }
 892
 893 void bdev_add(struct block_device *bdev, dev_t dev)
 894 {
 895         bdev->bd_dev = dev;
 896         bdev->bd_inode->i_rdev = dev;
 897         bdev->bd_inode->i_ino = dev;
 898         insert_inode_hash(bdev->bd_inode);
 899 }
 900
 901 static struct block_device *bdget(dev_t dev)
 902 {
 903         struct inode *inode;
 904
 905         inode = ilookup(blockdev_superblock, dev);
 906         if (!inode)
 907                 return NULL;
 908         return &BDEV_I(inode)->bdev;
 909 }
 910
 911 /**
 912  * bdgrab -- Grab a reference to an already referenced block device
 913  * @bdev:       Block device to grab a reference to.
 914  *
 915  * Returns the block_device with an additional reference when successful,
 916  * or NULL if the inode is already beeing freed.
 917  */
 918 struct block_device *bdgrab(struct block_device *bdev)
 919 {
 920         if (!igrab(bdev->bd_inode))
 921                 return NULL;
 922         return bdev;
 923 }
 924 EXPORT_SYMBOL(bdgrab);
 925
 926 long nr_blockdev_pages(void)
 927 {
 928         struct inode *inode;
 929         long ret = 0;
 930
 931         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 932         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list)
 933                 ret += inode->i_mapping->nrpages;
 934         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 935
 936         return ret;
 937 }
 938
 939 void bdput(struct block_device *bdev)
 940 {
 941         iput(bdev->bd_inode);
 942 }
 943 EXPORT_SYMBOL(bdput);
 944
 945 /**
 946  * bd_may_claim - test whether a block device can be claimed
 947  * @bdev: block device of interest
 948  * @whole: whole block device containing @bdev, may equal @bdev
 949  * @holder: holder trying to claim @bdev
 950  *
 951  * Test whether @bdev can be claimed by @holder.
 952  *
 953  * CONTEXT:
 954  * spin_lock(&bdev_lock).
 955  *
 956  * RETURNS:
 957  * %true if @bdev can be claimed, %false otherwise.
 958  */
 959 static bool bd_may_claim(struct block_device *bdev, struct block_device *whole,
 960                          void *holder)
 961 {
 962         if (bdev->bd_holder == holder)
 963                 return true;     /* already a holder */
 964         else if (bdev->bd_holder != NULL)
 965                 return false;    /* held by someone else */
 966         else if (whole == bdev)
 967                 return true;     /* is a whole device which isn't held */
 968
 969         else if (whole->bd_holder == bd_may_claim)
 970                 return true;     /* is a partition of a device that is being partitioned */
 971         else if (whole->bd_holder != NULL)
 972                 return false;    /* is a partition of a held device */
 973         else
 974                 return true;     /* is a partition of an un-held device */
 975 }
 976
 977 /**
 978  * bd_prepare_to_claim - claim a block device
 979  * @bdev: block device of interest
 980  * @holder: holder trying to claim @bdev
 981  *
 982  * Claim @bdev.  This function fails if @bdev is already claimed by another
 983  * holder and waits if another claiming is in progress. return, the caller
 984  * has ownership of bd_claiming and bd_holder[s].
 985  *
 986  * RETURNS:
 987  * 0 if @bdev can be claimed, -EBUSY otherwise.
 988  */
 989 int bd_prepare_to_claim(struct block_device *bdev, void *holder)
 990 {
 991         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
 992
 993         if (WARN_ON_ONCE(!holder))
 994                 return -EINVAL;
 995 retry:
 996         spin_lock(&bdev_lock);
 997         /* if someone else claimed, fail */
 998         if (!bd_may_claim(bdev, whole, holder)) {
 999                 spin_unlock(&bdev_lock);
1000                 return -EBUSY;
1001         }
1002
1003         /* if claiming is already in progress, wait for it to finish */
1004         if (whole->bd_claiming) {
1005                 wait_queue_head_t *wq = bit_waitqueue(&whole->bd_claiming, 0);
1006                 DEFINE_WAIT(wait);
1007
1008                 prepare_to_wait(wq, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1009                 spin_unlock(&bdev_lock);
1010                 schedule();
1011                 finish_wait(wq, &wait);
1012                 goto retry;
1013         }
1014
1015         /* yay, all mine */
1016         whole->bd_claiming = holder;
1017         spin_unlock(&bdev_lock);
1018         return 0;
1019 }
1020 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_prepare_to_claim); /* only for the loop driver */
1021
1022 static void bd_clear_claiming(struct block_device *whole, void *holder)
1023 {
1024         lockdep_assert_held(&bdev_lock);
1025         /* tell others that we're done */
1026         BUG_ON(whole->bd_claiming != holder);
1027         whole->bd_claiming = NULL;
1028         wake_up_bit(&whole->bd_claiming, 0);
1029 }
1030
1031 /**
1032  * bd_finish_claiming - finish claiming of a block device
1033  * @bdev: block device of interest
1034  * @holder: holder that has claimed @bdev
1035  *
1036  * Finish exclusive open of a block device. Mark the device as exlusively
1037  * open by the holder and wake up all waiters for exclusive open to finish.
1038  */
1039 static void bd_finish_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
1040 {
1041         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1042
1043         spin_lock(&bdev_lock);
1044         BUG_ON(!bd_may_claim(bdev, whole, holder));
1045         /*
1046          * Note that for a whole device bd_holders will be incremented twice,
1047          * and bd_holder will be set to bd_may_claim before being set to holder
1048          */
1049         whole->bd_holders++;
1050         whole->bd_holder = bd_may_claim;
1051         bdev->bd_holders++;
1052         bdev->bd_holder = holder;
1053         bd_clear_claiming(whole, holder);
1054         spin_unlock(&bdev_lock);
1055 }
1056
1057 /**
1058  * bd_abort_claiming - abort claiming of a block device
1059  * @bdev: block device of interest
1060  * @holder: holder that has claimed @bdev
1061  *
1062  * Abort claiming of a block device when the exclusive open failed. This can be
1063  * also used when exclusive open is not actually desired and we just needed
1064  * to block other exclusive openers for a while.
1065  */
1066 void bd_abort_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
1067 {
1068         spin_lock(&bdev_lock);
1069         bd_clear_claiming(bdev_whole(bdev), holder);
1070         spin_unlock(&bdev_lock);
1071 }
1072 EXPORT_SYMBOL(bd_abort_claiming);
1073
1074 #ifdef CONFIG_SYSFS
1075 struct bd_holder_disk {
1076         struct list_head        list;
1077         struct gendisk          *disk;
1078         int                     refcnt;
1079 };
1080
1081 static struct bd_holder_disk *bd_find_holder_disk(struct block_device *bdev,
1082                                                   struct gendisk *disk)
1083 {
1084         struct bd_holder_disk *holder;
1085
1086         list_for_each_entry(holder, &bdev->bd_holder_disks, list)
1087                 if (holder->disk == disk)
1088                         return holder;
1089         return NULL;
1090 }
1091
1092 static int add_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
1093 {
1094         return sysfs_create_link(from, to, kobject_name(to));
1095 }
1096
1097 static void del_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
1098 {
1099         sysfs_remove_link(from, kobject_name(to));
1100 }
1101
1102 /**
1103  * bd_link_disk_holder - create symlinks between holding disk and slave bdev
1104  * @bdev: the claimed slave bdev
1105  * @disk: the holding disk
1106  *
1107  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1108  *
1109  * This functions creates the following sysfs symlinks.
1110  *
1111  * - from "slaves" directory of the holder @disk to the claimed @bdev
1112  * - from "holders" directory of the @bdev to the holder @disk
1113  *
1114  * For example, if /dev/dm-0 maps to /dev/sda and disk for dm-0 is
1115  * passed to bd_link_disk_holder(), then:
1116  *
1117  *   /sys/block/dm-0/slaves/sda --> /sys/block/sda
1118  *   /sys/block/sda/holders/dm-0 --> /sys/block/dm-0
1119  *
1120  * The caller must have claimed @bdev before calling this function and
1121  * ensure that both @bdev and @disk are valid during the creation and
1122  * lifetime of these symlinks.
1123  *
1124  * CONTEXT:
1125  * Might sleep.
1126  *
1127  * RETURNS:
1128  * 0 on success, -errno on failure.
1129  */
1130 int bd_link_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1131 {
1132         struct bd_holder_disk *holder;
1133         int ret = 0;
1134
1135         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1136
1137         WARN_ON_ONCE(!bdev->bd_holder);
1138
1139         /* FIXME: remove the following once add_disk() handles errors */
1140         if (WARN_ON(!disk->slave_dir || !bdev->bd_holder_dir))
1141                 goto out_unlock;
1142
1143         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1144         if (holder) {
1145                 holder->refcnt++;
1146                 goto out_unlock;
1147         }
1148
1149         holder = kzalloc(sizeof(*holder), GFP_KERNEL);
1150         if (!holder) {
1151                 ret = -ENOMEM;
1152                 goto out_unlock;
1153         }
1154
1155         INIT_LIST_HEAD(&holder->list);
1156         holder->disk = disk;
1157         holder->refcnt = 1;
1158
1159         ret = add_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1160         if (ret)
1161                 goto out_free;
1162
1163         ret = add_symlink(bdev->bd_holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
1164         if (ret)
1165                 goto out_del;
1166         /*
1167          * bdev could be deleted beneath us which would implicitly destroy
1168          * the holder directory.  Hold on to it.
1169          */
1170         kobject_get(bdev->bd_holder_dir);
1171
1172         list_add(&holder->list, &bdev->bd_holder_disks);
1173         goto out_unlock;
1174
1175 out_del:
1176         del_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1177 out_free:
1178         kfree(holder);
1179 out_unlock:
1180         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1181         return ret;
1182 }
1183 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_link_disk_holder);
1184
1185 /**
1186  * bd_unlink_disk_holder - destroy symlinks created by bd_link_disk_holder()
1187  * @bdev: the calimed slave bdev
1188  * @disk: the holding disk
1189  *
1190  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1191  *
1192  * CONTEXT:
1193  * Might sleep.
1194  */
1195 void bd_unlink_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1196 {
1197         struct bd_holder_disk *holder;
1198
1199         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1200
1201         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1202
1203         if (!WARN_ON_ONCE(holder == NULL) && !--holder->refcnt) {
1204                 del_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1205                 del_symlink(bdev->bd_holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
1206                 kobject_put(bdev->bd_holder_dir);
1207                 list_del_init(&holder->list);
1208                 kfree(holder);
1209         }
1210
1211         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1212 }
1213 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_unlink_disk_holder);
1214 #endif
1215
1216 static void __blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part);
1217
1218 int bdev_disk_changed(struct block_device *bdev, bool invalidate)
1219 {
1220         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1221         int ret;
1222
1223         lockdep_assert_held(&bdev->bd_mutex);
1224
1225         clear_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &bdev->bd_disk->state);
1226
1227 rescan:
1228         ret = blk_drop_partitions(bdev);
1229         if (ret)
1230                 return ret;
1231
1232         /*
1233          * Historically we only set the capacity to zero for devices that
1234          * support partitions (independ of actually having partitions created).
1235          * Doing that is rather inconsistent, but changing it broke legacy
1236          * udisks polling for legacy ide-cdrom devices.  Use the crude check
1237          * below to get the sane behavior for most device while not breaking
1238          * userspace for this particular setup.
1239          */
1240         if (invalidate) {
1241                 if (disk_part_scan_enabled(disk) ||
1242                     !(disk->flags & GENHD_FL_REMOVABLE))
1243                         set_capacity(disk, 0);
1244         } else {
1245                 if (disk->fops->revalidate_disk)
1246                         disk->fops->revalidate_disk(disk);
1247         }
1248
1249         if (get_capacity(disk)) {
1250                 ret = blk_add_partitions(disk, bdev);
1251                 if (ret == -EAGAIN)
1252                         goto rescan;
1253         } else if (invalidate) {
1254                 /*
1255                  * Tell userspace that the media / partition table may have
1256                  * changed.
1257                  */
1258                 kobject_uevent(&disk_to_dev(disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1259         }
1260
1261         return ret;
1262 }
1263 /*
1264  * Only exported for for loop and dasd for historic reasons.  Don't use in new
1265  * code!
1266  */
1267 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_disk_changed);
1268
1269 /*
1270  * bd_mutex locking:
1271  *
1272  *  mutex_lock(part->bd_mutex)
1273  *    mutex_lock_nested(whole->bd_mutex, 1)
1274  */
1275 static int __blkdev_get(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1276 {
1277         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1278         int ret = 0;
1279
1280         if (!bdev->bd_openers) {
1281                 if (!bdev_is_partition(bdev)) {
1282                         ret = 0;
1283                         if (disk->fops->open)
1284                                 ret = disk->fops->open(bdev, mode);
1285
1286                         if (!ret)
1287                                 set_init_blocksize(bdev);
1288
1289                         /*
1290                          * If the device is invalidated, rescan partition
1291                          * if open succeeded or failed with -ENOMEDIUM.
1292                          * The latter is necessary to prevent ghost
1293                          * partitions on a removed medium.
1294                          */
1295                         if (test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state) &&
1296                             (!ret || ret == -ENOMEDIUM))
1297                                 bdev_disk_changed(bdev, ret == -ENOMEDIUM);
1298
1299                         if (ret)
1300                                 return ret;
1301                 } else {
1302                         struct block_device *whole = bdgrab(disk->part0);
1303
1304                         mutex_lock_nested(&whole->bd_mutex, 1);
1305                         ret = __blkdev_get(whole, mode);
1306                         if (ret) {
1307                                 mutex_unlock(&whole->bd_mutex);
1308                                 bdput(whole);
1309                                 return ret;
1310                         }
1311                         whole->bd_part_count++;
1312                         mutex_unlock(&whole->bd_mutex);
1313
1314                         if (!(disk->flags & GENHD_FL_UP) ||
1315                             !bdev_nr_sectors(bdev)) {
1316                                 __blkdev_put(whole, mode, 1);
1317                                 bdput(whole);
1318                                 return -ENXIO;
1319                         }
1320                         set_init_blocksize(bdev);
1321                 }
1322
1323                 if (bdev->bd_bdi == &noop_backing_dev_info)
1324                         bdev->bd_bdi = bdi_get(disk->queue->backing_dev_info);
1325         } else {
1326                 if (!bdev_is_partition(bdev)) {
1327                         if (bdev->bd_disk->fops->open)
1328                                 ret = bdev->bd_disk->fops->open(bdev, mode);
1329                         /* the same as first opener case, read comment there */
1330                         if (test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state) &&
1331                             (!ret || ret == -ENOMEDIUM))
1332                                 bdev_disk_changed(bdev, ret == -ENOMEDIUM);
1333                         if (ret)
1334                                 return ret;
1335                 }
1336         }
1337         bdev->bd_openers++;
1338         return 0;
1339 }
1340
1341 struct block_device *blkdev_get_no_open(dev_t dev)
1342 {
1343         struct block_device *bdev;
1344         struct gendisk *disk;
1345
1346         down_read(&bdev_lookup_sem);
1347         bdev = bdget(dev);
1348         if (!bdev) {
1349                 up_read(&bdev_lookup_sem);
1350                 blk_request_module(dev);
1351                 down_read(&bdev_lookup_sem);
1352
1353                 bdev = bdget(dev);
1354                 if (!bdev)
1355                         goto unlock;
1356         }
1357
1358         disk = bdev->bd_disk;
1359         if (!kobject_get_unless_zero(&disk_to_dev(disk)->kobj))
1360                 goto bdput;
1361         if ((disk->flags & (GENHD_FL_UP | GENHD_FL_HIDDEN)) != GENHD_FL_UP)
1362                 goto put_disk;
1363         if (!try_module_get(bdev->bd_disk->fops->owner))
1364                 goto put_disk;
1365         up_read(&bdev_lookup_sem);
1366         return bdev;
1367 put_disk:
1368         put_disk(disk);
1369 bdput:
1370         bdput(bdev);
1371 unlock:
1372         up_read(&bdev_lookup_sem);
1373         return NULL;
1374 }
1375
1376 void blkdev_put_no_open(struct block_device *bdev)
1377 {
1378         module_put(bdev->bd_disk->fops->owner);
1379         put_disk(bdev->bd_disk);
1380         bdput(bdev);
1381 }
1382
1383 /**
1384  * blkdev_get_by_dev - open a block device by device number
1385  * @dev: device number of block device to open
1386  * @mode: FMODE_* mask
1387  * @holder: exclusive holder identifier
1388  *
1389  * Open the block device described by device number @dev. If @mode includes
1390  * %FMODE_EXCL, the block device is opened with exclusive access.  Specifying
1391  * %FMODE_EXCL with a %NULL @holder is invalid.  Exclusive opens may nest for
1392  * the same @holder.
1393  *
1394  * Use this interface ONLY if you really do not have anything better - i.e. when
1395  * you are behind a truly sucky interface and all you are given is a device
1396  * number.  Everything else should use blkdev_get_by_path().
1397  *
1398  * CONTEXT:
1399  * Might sleep.
1400  *
1401  * RETURNS:
1402  * Reference to the block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1403  */
1404 struct block_device *blkdev_get_by_dev(dev_t dev, fmode_t mode, void *holder)
1405 {
1406         bool unblock_events = true;
1407         struct block_device *bdev;
1408         struct gendisk *disk;
1409         int ret;
1410
1411         ret = devcgroup_check_permission(DEVCG_DEV_BLOCK,
1412                         MAJOR(dev), MINOR(dev),
1413                         ((mode & FMODE_READ) ? DEVCG_ACC_READ : 0) |
1414                         ((mode & FMODE_WRITE) ? DEVCG_ACC_WRITE : 0));
1415         if (ret)
1416                 return ERR_PTR(ret);
1417
1418         /*
1419          * If we lost a race with 'disk' being deleted, try again.  See md.c.
1420          */
1421 retry:
1422         bdev = blkdev_get_no_open(dev);
1423         if (!bdev)
1424                 return ERR_PTR(-ENXIO);
1425         disk = bdev->bd_disk;
1426
1427         if (mode & FMODE_EXCL) {
1428                 ret = bd_prepare_to_claim(bdev, holder);
1429                 if (ret)
1430                         goto put_blkdev;
1431         }
1432
1433         disk_block_events(disk);
1434
1435         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1436         ret =__blkdev_get(bdev, mode);
1437         if (ret)
1438                 goto abort_claiming;
1439         if (mode & FMODE_EXCL) {
1440                 bd_finish_claiming(bdev, holder);
1441
1442                 /*
1443                  * Block event polling for write claims if requested.  Any write
1444                  * holder makes the write_holder state stick until all are
1445                  * released.  This is good enough and tracking individual
1446                  * writeable reference is too fragile given the way @mode is
1447                  * used in blkdev_get/put().
1448                  */
1449                 if ((mode & FMODE_WRITE) && !bdev->bd_write_holder &&
1450                     (disk->flags & GENHD_FL_BLOCK_EVENTS_ON_EXCL_WRITE)) {
1451                         bdev->bd_write_holder = true;
1452                         unblock_events = false;
1453                 }
1454         }
1455         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1456
1457         if (unblock_events)
1458                 disk_unblock_events(disk);
1459         return bdev;
1460
1461 abort_claiming:
1462         if (mode & FMODE_EXCL)
1463                 bd_abort_claiming(bdev, holder);
1464         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1465         disk_unblock_events(disk);
1466 put_blkdev:
1467         blkdev_put_no_open(bdev);
1468         if (ret == -ERESTARTSYS)
1469                 goto retry;
1470         return ERR_PTR(ret);
1471 }
1472 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_dev);
1473
1474 /**
1475  * blkdev_get_by_path - open a block device by name
1476  * @path: path to the block device to open
1477  * @mode: FMODE_* mask
1478  * @holder: exclusive holder identifier
1479  *
1480  * Open the block device described by the device file at @path.  If @mode
1481  * includes %FMODE_EXCL, the block device is opened with exclusive access.
1482  * Specifying %FMODE_EXCL with a %NULL @holder is invalid.  Exclusive opens may
1483  * nest for the same @holder.
1484  *
1485  * CONTEXT:
1486  * Might sleep.
1487  *
1488  * RETURNS:
1489  * Reference to the block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1490  */
1491 struct block_device *blkdev_get_by_path(const char *path, fmode_t mode,
1492                                         void *holder)
1493 {
1494         struct block_device *bdev;
1495         dev_t dev;
1496         int error;
1497
1498         error = lookup_bdev(path, &dev);
1499         if (error)
1500                 return ERR_PTR(error);
1501
1502         bdev = blkdev_get_by_dev(dev, mode, holder);
1503         if (!IS_ERR(bdev) && (mode & FMODE_WRITE) && bdev_read_only(bdev)) {
1504                 blkdev_put(bdev, mode);
1505                 return ERR_PTR(-EACCES);
1506         }
1507
1508         return bdev;
1509 }
1510 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_path);
1511
1512 static int blkdev_open(struct inode * inode, struct file * filp)
1513 {
1514         struct block_device *bdev;
1515
1516         /*
1517          * Preserve backwards compatibility and allow large file access
1518          * even if userspace doesn't ask for it explicitly. Some mkfs
1519          * binary needs it. We might want to drop this workaround
1520          * during an unstable branch.
1521          */
1522         filp->f_flags |= O_LARGEFILE;
1523
1524         filp->f_mode |= FMODE_NOWAIT | FMODE_BUF_RASYNC;
1525
1526         if (filp->f_flags & O_NDELAY)
1527                 filp->f_mode |= FMODE_NDELAY;
1528         if (filp->f_flags & O_EXCL)
1529                 filp->f_mode |= FMODE_EXCL;
1530         if ((filp->f_flags & O_ACCMODE) == 3)
1531                 filp->f_mode |= FMODE_WRITE_IOCTL;
1532
1533         bdev = blkdev_get_by_dev(inode->i_rdev, filp->f_mode, filp);
1534         if (IS_ERR(bdev))
1535                 return PTR_ERR(bdev);
1536         filp->f_mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
1537         filp->f_wb_err = filemap_sample_wb_err(filp->f_mapping);
1538         return 0;
1539 }
1540
1541 static void __blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part)
1542 {
1543         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1544         struct block_device *victim = NULL;
1545
1546         /*
1547          * Sync early if it looks like we're the last one.  If someone else
1548          * opens the block device between now and the decrement of bd_openers
1549          * then we did a sync that we didn't need to, but that's not the end
1550          * of the world and we want to avoid long (could be several minute)
1551          * syncs while holding the mutex.
1552          */
1553         if (bdev->bd_openers == 1)
1554                 sync_blockdev(bdev);
1555
1556         mutex_lock_nested(&bdev->bd_mutex, for_part);
1557         if (for_part)
1558                 bdev->bd_part_count--;
1559
1560         if (!--bdev->bd_openers) {
1561                 WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holders);
1562                 sync_blockdev(bdev);
1563                 kill_bdev(bdev);
1564                 bdev_write_inode(bdev);
1565                 if (bdev_is_partition(bdev))
1566                         victim = bdev_whole(bdev);
1567         }
1568
1569         if (!bdev_is_partition(bdev) && disk->fops->release)
1570                 disk->fops->release(disk, mode);
1571         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1572         if (victim) {
1573                 __blkdev_put(victim, mode, 1);
1574                 bdput(victim);
1575         }
1576 }
1577
1578 void blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1579 {
1580         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1581
1582         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1583
1584         if (mode & FMODE_EXCL) {
1585                 struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1586                 bool bdev_free;
1587
1588                 /*
1589                  * Release a claim on the device.  The holder fields
1590                  * are protected with bdev_lock.  bd_mutex is to
1591                  * synchronize disk_holder unlinking.
1592                  */
1593                 spin_lock(&bdev_lock);
1594
1595                 WARN_ON_ONCE(--bdev->bd_holders < 0);
1596                 WARN_ON_ONCE(--whole->bd_holders < 0);
1597
1598                 if ((bdev_free = !bdev->bd_holders))
1599                         bdev->bd_holder = NULL;
1600                 if (!whole->bd_holders)
1601                         whole->bd_holder = NULL;
1602
1603                 spin_unlock(&bdev_lock);
1604
1605                 /*
1606                  * If this was the last claim, remove holder link and
1607                  * unblock evpoll if it was a write holder.
1608                  */
1609                 if (bdev_free && bdev->bd_write_holder) {
1610                         disk_unblock_events(disk);
1611                         bdev->bd_write_holder = false;
1612                 }
1613         }
1614
1615         /*
1616          * Trigger event checking and tell drivers to flush MEDIA_CHANGE
1617          * event.  This is to ensure detection of media removal commanded
1618          * from userland - e.g. eject(1).
1619          */
1620         disk_flush_events(disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1621         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1622
1623         __blkdev_put(bdev, mode, 0);
1624         blkdev_put_no_open(bdev);
1625 }
1626 EXPORT_SYMBOL(blkdev_put);
1627
1628 static int blkdev_close(struct inode * inode, struct file * filp)
1629 {
1630         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(filp));
1631         blkdev_put(bdev, filp->f_mode);
1632         return 0;
1633 }
1634
1635 static long block_ioctl(struct file *file, unsigned cmd, unsigned long arg)
1636 {
1637         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1638         fmode_t mode = file->f_mode;
1639
1640         /*
1641          * O_NDELAY can be altered using fcntl(.., F_SETFL, ..), so we have
1642          * to updated it before every ioctl.
1643          */
1644         if (file->f_flags & O_NDELAY)
1645                 mode |= FMODE_NDELAY;
1646         else
1647                 mode &= ~FMODE_NDELAY;
1648
1649         return blkdev_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1650 }
1651
1652 /*
1653  * Write data to the block device.  Only intended for the block device itself
1654  * and the raw driver which basically is a fake block device.
1655  *
1656  * Does not take i_mutex for the write and thus is not for general purpose
1657  * use.
1658  */
1659 ssize_t blkdev_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1660 {
1661         struct file *file = iocb->ki_filp;
1662         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1663         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1664         struct blk_plug plug;
1665         ssize_t ret;
1666
1667         if (bdev_read_only(I_BDEV(bd_inode)))
1668                 return -EPERM;
1669
1670         if (IS_SWAPFILE(bd_inode) && !is_hibernate_resume_dev(bd_inode->i_rdev))
1671                 return -ETXTBSY;
1672
1673         if (!iov_iter_count(from))
1674                 return 0;
1675
1676         if (iocb->ki_pos >= size)
1677                 return -ENOSPC;
1678
1679         if ((iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_DIRECT)) == IOCB_NOWAIT)
1680                 return -EOPNOTSUPP;
1681
1682         iov_iter_truncate(from, size - iocb->ki_pos);
1683
1684         blk_start_plug(&plug);
1685         ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
1686         if (ret > 0)
1687                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
1688         blk_finish_plug(&plug);
1689         return ret;
1690 }
1691 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkdev_write_iter);
1692
1693 ssize_t blkdev_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
1694 {
1695         struct file *file = iocb->ki_filp;
1696         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1697         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1698         loff_t pos = iocb->ki_pos;
1699
1700         if (pos >= size)
1701                 return 0;
1702
1703         size -= pos;
1704         iov_iter_truncate(to, size);
1705         return generic_file_read_iter(iocb, to);
1706 }
1707 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkdev_read_iter);
1708
1709 /*
1710  * Try to release a page associated with block device when the system
1711  * is under memory pressure.
1712  */
1713 static int blkdev_releasepage(struct page *page, gfp_t wait)
1714 {
1715         struct super_block *super = BDEV_I(page->mapping->host)->bdev.bd_super;
1716
1717         if (super && super->s_op->bdev_try_to_free_page)
1718                 return super->s_op->bdev_try_to_free_page(super, page, wait);
1719
1720         return try_to_free_buffers(page);
1721 }
1722
1723 static int blkdev_writepages(struct address_space *mapping,
1724                              struct writeback_control *wbc)
1725 {
1726         return generic_writepages(mapping, wbc);
1727 }
1728
1729 static const struct address_space_operations def_blk_aops = {
1730         .readpage       = blkdev_readpage,
1731         .readahead      = blkdev_readahead,
1732         .writepage      = blkdev_writepage,
1733         .write_begin    = blkdev_write_begin,
1734         .write_end      = blkdev_write_end,
1735         .writepages     = blkdev_writepages,
1736         .releasepage    = blkdev_releasepage,
1737         .direct_IO      = blkdev_direct_IO,
1738         .migratepage    = buffer_migrate_page_norefs,
1739         .is_dirty_writeback = buffer_check_dirty_writeback,
1740 };
1741
1742 #define BLKDEV_FALLOC_FL_SUPPORTED                                      \
1743                 (FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |           \
1744                  FALLOC_FL_ZERO_RANGE | FALLOC_FL_NO_HIDE_STALE)
1745
1746 static long blkdev_fallocate(struct file *file, int mode, loff_t start,
1747                              loff_t len)
1748 {
1749         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1750         loff_t end = start + len - 1;
1751         loff_t isize;
1752         int error;
1753
1754         /* Fail if we don't recognize the flags. */
1755         if (mode & ~BLKDEV_FALLOC_FL_SUPPORTED)
1756                 return -EOPNOTSUPP;
1757
1758         /* Don't go off the end of the device. */
1759         isize = i_size_read(bdev->bd_inode);
1760         if (start >= isize)
1761                 return -EINVAL;
1762         if (end >= isize) {
1763                 if (mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) {
1764                         len = isize - start;
1765                         end = start + len - 1;
1766                 } else
1767                         return -EINVAL;
1768         }
1769
1770         /*
1771          * Don't allow IO that isn't aligned to logical block size.
1772          */
1773         if ((start | len) & (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
1774                 return -EINVAL;
1775
1776         /* Invalidate the page cache, including dirty pages. */
1777         error = truncate_bdev_range(bdev, file->f_mode, start, end);
1778         if (error)
1779                 return error;
1780
1781         switch (mode) {
1782         case FALLOC_FL_ZERO_RANGE:
1783         case FALLOC_FL_ZERO_RANGE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE:
1784                 error = blkdev_issue_zeroout(bdev, start >> 9, len >> 9,
1785                                             GFP_KERNEL, BLKDEV_ZERO_NOUNMAP);
1786                 break;
1787         case FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE:
1788                 error = blkdev_issue_zeroout(bdev, start >> 9, len >> 9,
1789                                              GFP_KERNEL, BLKDEV_ZERO_NOFALLBACK);
1790                 break;
1791         case FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_NO_HIDE_STALE:
1792                 error = blkdev_issue_discard(bdev, start >> 9, len >> 9,
1793                                              GFP_KERNEL, 0);
1794                 break;
1795         default:
1796                 return -EOPNOTSUPP;
1797         }
1798         if (error)
1799                 return error;
1800
1801         /*
1802          * Invalidate again; if someone wandered in and dirtied a page,
1803          * the caller will be given -EBUSY.  The third argument is
1804          * inclusive, so the rounding here is safe.
1805          */
1806         return invalidate_inode_pages2_range(bdev->bd_inode->i_mapping,
1807                                              start >> PAGE_SHIFT,
1808                                              end >> PAGE_SHIFT);
1809 }
1810
1811 const struct file_operations def_blk_fops = {
1812         .open           = blkdev_open,
1813         .release        = blkdev_close,
1814         .llseek         = block_llseek,
1815         .read_iter      = blkdev_read_iter,
1816         .write_iter     = blkdev_write_iter,
1817         .iopoll         = blkdev_iopoll,
1818         .mmap           = generic_file_mmap,
1819         .fsync          = blkdev_fsync,
1820         .unlocked_ioctl = block_ioctl,
1821 #ifdef CONFIG_COMPAT
1822         .compat_ioctl   = compat_blkdev_ioctl,
1823 #endif
1824         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1825         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1826         .fallocate      = blkdev_fallocate,
1827 };
1828
1829 /**
1830  * lookup_bdev  - lookup a struct block_device by name
1831  * @pathname:   special file representing the block device
1832  * @dev:        return value of the block device's dev_t
1833  *
1834  * Get a reference to the blockdevice at @pathname in the current
1835  * namespace if possible and return it.  Return ERR_PTR(error)
1836  * otherwise.
1837  */
1838 int lookup_bdev(const char *pathname, dev_t *dev)
1839 {
1840         struct inode *inode;
1841         struct path path;
1842         int error;
1843
1844         if (!pathname || !*pathname)
1845                 return -EINVAL;
1846
1847         error = kern_path(pathname, LOOKUP_FOLLOW, &path);
1848         if (error)
1849                 return error;
1850
1851         inode = d_backing_inode(path.dentry);
1852         error = -ENOTBLK;
1853         if (!S_ISBLK(inode->i_mode))
1854                 goto out_path_put;
1855         error = -EACCES;
1856         if (!may_open_dev(&path))
1857                 goto out_path_put;
1858
1859         *dev = inode->i_rdev;
1860         error = 0;
1861 out_path_put:
1862         path_put(&path);
1863         return error;
1864 }
1865 EXPORT_SYMBOL(lookup_bdev);
1866
1867 int __invalidate_device(struct block_device *bdev, bool kill_dirty)
1868 {
1869         struct super_block *sb = get_super(bdev);
1870         int res = 0;
1871
1872         if (sb) {
1873                 /*
1874                  * no need to lock the super, get_super holds the
1875                  * read mutex so the filesystem cannot go away
1876                  * under us (->put_super runs with the write lock
1877                  * hold).
1878                  */
1879                 shrink_dcache_sb(sb);
1880                 res = invalidate_inodes(sb, kill_dirty);
1881                 drop_super(sb);
1882         }
1883         invalidate_bdev(bdev);
1884         return res;
1885 }
1886 EXPORT_SYMBOL(__invalidate_device);
1887
1888 void iterate_bdevs(void (*func)(struct block_device *, void *), void *arg)
1889 {
1890         struct inode *inode, *old_inode = NULL;
1891
1892         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1893         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list) {
1894                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
1895                 struct block_device *bdev;
1896
1897                 spin_lock(&inode->i_lock);
1898                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_WILL_FREE|I_NEW) ||
1899                     mapping->nrpages == 0) {
1900                         spin_unlock(&inode->i_lock);
1901                         continue;
1902                 }
1903                 __iget(inode);
1904                 spin_unlock(&inode->i_lock);
1905                 spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1906                 /*
1907                  * We hold a reference to 'inode' so it couldn't have been
1908                  * removed from s_inodes list while we dropped the
1909                  * s_inode_list_lock  We cannot iput the inode now as we can
1910                  * be holding the last reference and we cannot iput it under
1911                  * s_inode_list_lock. So we keep the reference and iput it
1912                  * later.
1913                  */
1914                 iput(old_inode);
1915                 old_inode = inode;
1916                 bdev = I_BDEV(inode);
1917
1918                 mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1919                 if (bdev->bd_openers)
1920                         func(bdev, arg);
1921                 mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1922
1923                 spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1924         }
1925         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1926         iput(old_inode);
1927 }