block/bdev.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/slab.h>
  11 #include <linux/kmod.h>
  12 #include <linux/major.h>
  13 #include <linux/device_cgroup.h>
  14 #include <linux/blkdev.h>
  15 #include <linux/blk-integrity.h>
  16 #include <linux/backing-dev.h>
  17 #include <linux/module.h>
  18 #include <linux/blkpg.h>
  19 #include <linux/magic.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/swap.h>
  22 #include <linux/writeback.h>
  23 #include <linux/mount.h>
  24 #include <linux/pseudo_fs.h>
  25 #include <linux/uio.h>
  26 #include <linux/namei.h>
  27 #include <linux/part_stat.h>
  28 #include <linux/uaccess.h>
  29 #include <linux/stat.h>
  30 #include "../fs/internal.h"
  31 #include "blk.h"
  32
  33 /* Should we allow writing to mounted block devices? */
  34 static bool bdev_allow_write_mounted = IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_WRITE_MOUNTED);
  35
  36 struct bdev_inode {
  37         struct block_device bdev;
  38         struct inode vfs_inode;
  39 };
  40
  41 static inline struct bdev_inode *BDEV_I(struct inode *inode)
  42 {
  43         return container_of(inode, struct bdev_inode, vfs_inode);
  44 }
  45
  46 struct block_device *I_BDEV(struct inode *inode)
  47 {
  48         return &BDEV_I(inode)->bdev;
  49 }
  50 EXPORT_SYMBOL(I_BDEV);
  51
  52 struct block_device *file_bdev(struct file *bdev_file)
  53 {
  54         return I_BDEV(bdev_file->f_mapping->host);
  55 }
  56 EXPORT_SYMBOL(file_bdev);
  57
  58 static void bdev_write_inode(struct block_device *bdev)
  59 {
  60         struct inode *inode = bdev->bd_inode;
  61         int ret;
  62
  63         spin_lock(&inode->i_lock);
  64         while (inode->i_state & I_DIRTY) {
  65                 spin_unlock(&inode->i_lock);
  66                 ret = write_inode_now(inode, true);
  67                 if (ret)
  68                         pr_warn_ratelimited(
  69         "VFS: Dirty inode writeback failed for block device %pg (err=%d).\n",
  70                                 bdev, ret);
  71                 spin_lock(&inode->i_lock);
  72         }
  73         spin_unlock(&inode->i_lock);
  74 }
  75
  76 /* Kill _all_ buffers and pagecache , dirty or not.. */
  77 static void kill_bdev(struct block_device *bdev)
  78 {
  79         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  80
  81         if (mapping_empty(mapping))
  82                 return;
  83
  84         invalidate_bh_lrus();
  85         truncate_inode_pages(mapping, 0);
  86 }
  87
  88 /* Invalidate clean unused buffers and pagecache. */
  89 void invalidate_bdev(struct block_device *bdev)
  90 {
  91         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  92
  93         if (mapping->nrpages) {
  94                 invalidate_bh_lrus();
  95                 lru_add_drain_all();    /* make sure all lru add caches are flushed */
  96                 invalidate_mapping_pages(mapping, 0, -1);
  97         }
  98 }
  99 EXPORT_SYMBOL(invalidate_bdev);
 100
 101 /*
 102  * Drop all buffers & page cache for given bdev range. This function bails
 103  * with error if bdev has other exclusive owner (such as filesystem).
 104  */
 105 int truncate_bdev_range(struct block_device *bdev, blk_mode_t mode,
 106                         loff_t lstart, loff_t lend)
 107 {
 108         /*
 109          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
 110          * while we discard the buffer cache to avoid discarding buffers
 111          * under live filesystem.
 112          */
 113         if (!(mode & BLK_OPEN_EXCL)) {
 114                 int err = bd_prepare_to_claim(bdev, truncate_bdev_range, NULL);
 115                 if (err)
 116                         goto invalidate;
 117         }
 118
 119         truncate_inode_pages_range(bdev->bd_inode->i_mapping, lstart, lend);
 120         if (!(mode & BLK_OPEN_EXCL))
 121                 bd_abort_claiming(bdev, truncate_bdev_range);
 122         return 0;
 123
 124 invalidate:
 125         /*
 126          * Someone else has handle exclusively open. Try invalidating instead.
 127          * The 'end' argument is inclusive so the rounding is safe.
 128          */
 129         return invalidate_inode_pages2_range(bdev->bd_inode->i_mapping,
 130                                              lstart >> PAGE_SHIFT,
 131                                              lend >> PAGE_SHIFT);
 132 }
 133
 134 static void set_init_blocksize(struct block_device *bdev)
 135 {
 136         unsigned int bsize = bdev_logical_block_size(bdev);
 137         loff_t size = i_size_read(bdev->bd_inode);
 138
 139         while (bsize < PAGE_SIZE) {
 140                 if (size & bsize)
 141                         break;
 142                 bsize <<= 1;
 143         }
 144         bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(bsize);
 145 }
 146
 147 int set_blocksize(struct block_device *bdev, int size)
 148 {
 149         /* Size must be a power of two, and between 512 and PAGE_SIZE */
 150         if (size > PAGE_SIZE || size < 512 || !is_power_of_2(size))
 151                 return -EINVAL;
 152
 153         /* Size cannot be smaller than the size supported by the device */
 154         if (size < bdev_logical_block_size(bdev))
 155                 return -EINVAL;
 156
 157         /* Don't change the size if it is same as current */
 158         if (bdev->bd_inode->i_blkbits != blksize_bits(size)) {
 159                 sync_blockdev(bdev);
 160                 bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(size);
 161                 kill_bdev(bdev);
 162         }
 163         return 0;
 164 }
 165
 166 EXPORT_SYMBOL(set_blocksize);
 167
 168 int sb_set_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 169 {
 170         if (set_blocksize(sb->s_bdev, size))
 171                 return 0;
 172         /* If we get here, we know size is power of two
 173          * and it's value is between 512 and PAGE_SIZE */
 174         sb->s_blocksize = size;
 175         sb->s_blocksize_bits = blksize_bits(size);
 176         return sb->s_blocksize;
 177 }
 178
 179 EXPORT_SYMBOL(sb_set_blocksize);
 180
 181 int sb_min_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 182 {
 183         int minsize = bdev_logical_block_size(sb->s_bdev);
 184         if (size < minsize)
 185                 size = minsize;
 186         return sb_set_blocksize(sb, size);
 187 }
 188
 189 EXPORT_SYMBOL(sb_min_blocksize);
 190
 191 int sync_blockdev_nowait(struct block_device *bdev)
 192 {
 193         if (!bdev)
 194                 return 0;
 195         return filemap_flush(bdev->bd_inode->i_mapping);
 196 }
 197 EXPORT_SYMBOL_GPL(sync_blockdev_nowait);
 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         if (!bdev)
 206                 return 0;
 207         return filemap_write_and_wait(bdev->bd_inode->i_mapping);
 208 }
 209 EXPORT_SYMBOL(sync_blockdev);
 210
 211 int sync_blockdev_range(struct block_device *bdev, loff_t lstart, loff_t lend)
 212 {
 213         return filemap_write_and_wait_range(bdev->bd_inode->i_mapping,
 214                         lstart, lend);
 215 }
 216 EXPORT_SYMBOL(sync_blockdev_range);
 217
 218 /**
 219  * bdev_freeze - lock a filesystem and force it into a consistent state
 220  * @bdev:       blockdevice to lock
 221  *
 222  * If a superblock is found on this device, we take the s_umount semaphore
 223  * on it to make sure nobody unmounts until the snapshot creation is done.
 224  * The reference counter (bd_fsfreeze_count) guarantees that only the last
 225  * unfreeze process can unfreeze the frozen filesystem actually when multiple
 226  * freeze requests arrive simultaneously. It counts up in bdev_freeze() and
 227  * count down in bdev_thaw(). When it becomes 0, thaw_bdev() will unfreeze
 228  * actually.
 229  *
 230  * Return: On success zero is returned, negative error code on failure.
 231  */
 232 int bdev_freeze(struct block_device *bdev)
 233 {
 234         int error = 0;
 235
 236         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 237
 238         if (atomic_inc_return(&bdev->bd_fsfreeze_count) > 1) {
 239                 mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 240                 return 0;
 241         }
 242
 243         mutex_lock(&bdev->bd_holder_lock);
 244         if (bdev->bd_holder_ops && bdev->bd_holder_ops->freeze) {
 245                 error = bdev->bd_holder_ops->freeze(bdev);
 246                 lockdep_assert_not_held(&bdev->bd_holder_lock);
 247         } else {
 248                 mutex_unlock(&bdev->bd_holder_lock);
 249                 error = sync_blockdev(bdev);
 250         }
 251
 252         if (error)
 253                 atomic_dec(&bdev->bd_fsfreeze_count);
 254
 255         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 256         return error;
 257 }
 258 EXPORT_SYMBOL(bdev_freeze);
 259
 260 /**
 261  * bdev_thaw - unlock filesystem
 262  * @bdev:       blockdevice to unlock
 263  *
 264  * Unlocks the filesystem and marks it writeable again after bdev_freeze().
 265  *
 266  * Return: On success zero is returned, negative error code on failure.
 267  */
 268 int bdev_thaw(struct block_device *bdev)
 269 {
 270         int error = -EINVAL, nr_freeze;
 271
 272         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 273
 274         /*
 275          * If this returns < 0 it means that @bd_fsfreeze_count was
 276          * already 0 and no decrement was performed.
 277          */
 278         nr_freeze = atomic_dec_if_positive(&bdev->bd_fsfreeze_count);
 279         if (nr_freeze < 0)
 280                 goto out;
 281
 282         error = 0;
 283         if (nr_freeze > 0)
 284                 goto out;
 285
 286         mutex_lock(&bdev->bd_holder_lock);
 287         if (bdev->bd_holder_ops && bdev->bd_holder_ops->thaw) {
 288                 error = bdev->bd_holder_ops->thaw(bdev);
 289                 lockdep_assert_not_held(&bdev->bd_holder_lock);
 290         } else {
 291                 mutex_unlock(&bdev->bd_holder_lock);
 292         }
 293
 294         if (error)
 295                 atomic_inc(&bdev->bd_fsfreeze_count);
 296 out:
 297         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 298         return error;
 299 }
 300 EXPORT_SYMBOL(bdev_thaw);
 301
 302 /*
 303  * pseudo-fs
 304  */
 305
 306 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_MUTEX(bdev_lock);
 307 static struct kmem_cache *bdev_cachep __ro_after_init;
 308
 309 static struct inode *bdev_alloc_inode(struct super_block *sb)
 310 {
 311         struct bdev_inode *ei = alloc_inode_sb(sb, bdev_cachep, GFP_KERNEL);
 312
 313         if (!ei)
 314                 return NULL;
 315         memset(&ei->bdev, 0, sizeof(ei->bdev));
 316         return &ei->vfs_inode;
 317 }
 318
 319 static void bdev_free_inode(struct inode *inode)
 320 {
 321         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 322
 323         free_percpu(bdev->bd_stats);
 324         kfree(bdev->bd_meta_info);
 325
 326         if (!bdev_is_partition(bdev)) {
 327                 if (bdev->bd_disk && bdev->bd_disk->bdi)
 328                         bdi_put(bdev->bd_disk->bdi);
 329                 kfree(bdev->bd_disk);
 330         }
 331
 332         if (MAJOR(bdev->bd_dev) == BLOCK_EXT_MAJOR)
 333                 blk_free_ext_minor(MINOR(bdev->bd_dev));
 334
 335         kmem_cache_free(bdev_cachep, BDEV_I(inode));
 336 }
 337
 338 static void init_once(void *data)
 339 {
 340         struct bdev_inode *ei = data;
 341
 342         inode_init_once(&ei->vfs_inode);
 343 }
 344
 345 static void bdev_evict_inode(struct inode *inode)
 346 {
 347         truncate_inode_pages_final(&inode->i_data);
 348         invalidate_inode_buffers(inode); /* is it needed here? */
 349         clear_inode(inode);
 350 }
 351
 352 static const struct super_operations bdev_sops = {
 353         .statfs = simple_statfs,
 354         .alloc_inode = bdev_alloc_inode,
 355         .free_inode = bdev_free_inode,
 356         .drop_inode = generic_delete_inode,
 357         .evict_inode = bdev_evict_inode,
 358 };
 359
 360 static int bd_init_fs_context(struct fs_context *fc)
 361 {
 362         struct pseudo_fs_context *ctx = init_pseudo(fc, BDEVFS_MAGIC);
 363         if (!ctx)
 364                 return -ENOMEM;
 365         fc->s_iflags |= SB_I_CGROUPWB;
 366         ctx->ops = &bdev_sops;
 367         return 0;
 368 }
 369
 370 static struct file_system_type bd_type = {
 371         .name           = "bdev",
 372         .init_fs_context = bd_init_fs_context,
 373         .kill_sb        = kill_anon_super,
 374 };
 375
 376 struct super_block *blockdev_superblock __ro_after_init;
 377 struct vfsmount *blockdev_mnt __ro_after_init;
 378 EXPORT_SYMBOL_GPL(blockdev_superblock);
 379
 380 void __init bdev_cache_init(void)
 381 {
 382         int err;
 383
 384         bdev_cachep = kmem_cache_create("bdev_cache", sizeof(struct bdev_inode),
 385                         0, (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
 386                                 SLAB_ACCOUNT|SLAB_PANIC),
 387                         init_once);
 388         err = register_filesystem(&bd_type);
 389         if (err)
 390                 panic("Cannot register bdev pseudo-fs");
 391         blockdev_mnt = kern_mount(&bd_type);
 392         if (IS_ERR(blockdev_mnt))
 393                 panic("Cannot create bdev pseudo-fs");
 394         blockdev_superblock = blockdev_mnt->mnt_sb;   /* For writeback */
 395 }
 396
 397 struct block_device *bdev_alloc(struct gendisk *disk, u8 partno)
 398 {
 399         struct block_device *bdev;
 400         struct inode *inode;
 401
 402         inode = new_inode(blockdev_superblock);
 403         if (!inode)
 404                 return NULL;
 405         inode->i_mode = S_IFBLK;
 406         inode->i_rdev = 0;
 407         inode->i_data.a_ops = &def_blk_aops;
 408         mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
 409
 410         bdev = I_BDEV(inode);
 411         mutex_init(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 412         spin_lock_init(&bdev->bd_size_lock);
 413         mutex_init(&bdev->bd_holder_lock);
 414         bdev->bd_partno = partno;
 415         bdev->bd_inode = inode;
 416         bdev->bd_queue = disk->queue;
 417         if (partno)
 418                 bdev->bd_has_submit_bio = disk->part0->bd_has_submit_bio;
 419         else
 420                 bdev->bd_has_submit_bio = false;
 421         bdev->bd_stats = alloc_percpu(struct disk_stats);
 422         if (!bdev->bd_stats) {
 423                 iput(inode);
 424                 return NULL;
 425         }
 426         bdev->bd_disk = disk;
 427         return bdev;
 428 }
 429
 430 void bdev_set_nr_sectors(struct block_device *bdev, sector_t sectors)
 431 {
 432         spin_lock(&bdev->bd_size_lock);
 433         i_size_write(bdev->bd_inode, (loff_t)sectors << SECTOR_SHIFT);
 434         bdev->bd_nr_sectors = sectors;
 435         spin_unlock(&bdev->bd_size_lock);
 436 }
 437
 438 void bdev_add(struct block_device *bdev, dev_t dev)
 439 {
 440         if (bdev_stable_writes(bdev))
 441                 mapping_set_stable_writes(bdev->bd_inode->i_mapping);
 442         bdev->bd_dev = dev;
 443         bdev->bd_inode->i_rdev = dev;
 444         bdev->bd_inode->i_ino = dev;
 445         insert_inode_hash(bdev->bd_inode);
 446 }
 447
 448 long nr_blockdev_pages(void)
 449 {
 450         struct inode *inode;
 451         long ret = 0;
 452
 453         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 454         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list)
 455                 ret += inode->i_mapping->nrpages;
 456         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 457
 458         return ret;
 459 }
 460
 461 /**
 462  * bd_may_claim - test whether a block device can be claimed
 463  * @bdev: block device of interest
 464  * @holder: holder trying to claim @bdev
 465  * @hops: holder ops
 466  *
 467  * Test whether @bdev can be claimed by @holder.
 468  *
 469  * RETURNS:
 470  * %true if @bdev can be claimed, %false otherwise.
 471  */
 472 static bool bd_may_claim(struct block_device *bdev, void *holder,
 473                 const struct blk_holder_ops *hops)
 474 {
 475         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
 476
 477         lockdep_assert_held(&bdev_lock);
 478
 479         if (bdev->bd_holder) {
 480                 /*
 481                  * The same holder can always re-claim.
 482                  */
 483                 if (bdev->bd_holder == holder) {
 484                         if (WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holder_ops != hops))
 485                                 return false;
 486                         return true;
 487                 }
 488                 return false;
 489         }
 490
 491         /*
 492          * If the whole devices holder is set to bd_may_claim, a partition on
 493          * the device is claimed, but not the whole device.
 494          */
 495         if (whole != bdev &&
 496             whole->bd_holder && whole->bd_holder != bd_may_claim)
 497                 return false;
 498         return true;
 499 }
 500
 501 /**
 502  * bd_prepare_to_claim - claim a block device
 503  * @bdev: block device of interest
 504  * @holder: holder trying to claim @bdev
 505  * @hops: holder ops.
 506  *
 507  * Claim @bdev.  This function fails if @bdev is already claimed by another
 508  * holder and waits if another claiming is in progress. return, the caller
 509  * has ownership of bd_claiming and bd_holder[s].
 510  *
 511  * RETURNS:
 512  * 0 if @bdev can be claimed, -EBUSY otherwise.
 513  */
 514 int bd_prepare_to_claim(struct block_device *bdev, void *holder,
 515                 const struct blk_holder_ops *hops)
 516 {
 517         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
 518
 519         if (WARN_ON_ONCE(!holder))
 520                 return -EINVAL;
 521 retry:
 522         mutex_lock(&bdev_lock);
 523         /* if someone else claimed, fail */
 524         if (!bd_may_claim(bdev, holder, hops)) {
 525                 mutex_unlock(&bdev_lock);
 526                 return -EBUSY;
 527         }
 528
 529         /* if claiming is already in progress, wait for it to finish */
 530         if (whole->bd_claiming) {
 531                 wait_queue_head_t *wq = bit_waitqueue(&whole->bd_claiming, 0);
 532                 DEFINE_WAIT(wait);
 533
 534                 prepare_to_wait(wq, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 535                 mutex_unlock(&bdev_lock);
 536                 schedule();
 537                 finish_wait(wq, &wait);
 538                 goto retry;
 539         }
 540
 541         /* yay, all mine */
 542         whole->bd_claiming = holder;
 543         mutex_unlock(&bdev_lock);
 544         return 0;
 545 }
 546 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_prepare_to_claim); /* only for the loop driver */
 547
 548 static void bd_clear_claiming(struct block_device *whole, void *holder)
 549 {
 550         lockdep_assert_held(&bdev_lock);
 551         /* tell others that we're done */
 552         BUG_ON(whole->bd_claiming != holder);
 553         whole->bd_claiming = NULL;
 554         wake_up_bit(&whole->bd_claiming, 0);
 555 }
 556
 557 /**
 558  * bd_finish_claiming - finish claiming of a block device
 559  * @bdev: block device of interest
 560  * @holder: holder that has claimed @bdev
 561  * @hops: block device holder operations
 562  *
 563  * Finish exclusive open of a block device. Mark the device as exlusively
 564  * open by the holder and wake up all waiters for exclusive open to finish.
 565  */
 566 static void bd_finish_claiming(struct block_device *bdev, void *holder,
 567                 const struct blk_holder_ops *hops)
 568 {
 569         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
 570
 571         mutex_lock(&bdev_lock);
 572         BUG_ON(!bd_may_claim(bdev, holder, hops));
 573         /*
 574          * Note that for a whole device bd_holders will be incremented twice,
 575          * and bd_holder will be set to bd_may_claim before being set to holder
 576          */
 577         whole->bd_holders++;
 578         whole->bd_holder = bd_may_claim;
 579         bdev->bd_holders++;
 580         mutex_lock(&bdev->bd_holder_lock);
 581         bdev->bd_holder = holder;
 582         bdev->bd_holder_ops = hops;
 583         mutex_unlock(&bdev->bd_holder_lock);
 584         bd_clear_claiming(whole, holder);
 585         mutex_unlock(&bdev_lock);
 586 }
 587
 588 /**
 589  * bd_abort_claiming - abort claiming of a block device
 590  * @bdev: block device of interest
 591  * @holder: holder that has claimed @bdev
 592  *
 593  * Abort claiming of a block device when the exclusive open failed. This can be
 594  * also used when exclusive open is not actually desired and we just needed
 595  * to block other exclusive openers for a while.
 596  */
 597 void bd_abort_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
 598 {
 599         mutex_lock(&bdev_lock);
 600         bd_clear_claiming(bdev_whole(bdev), holder);
 601         mutex_unlock(&bdev_lock);
 602 }
 603 EXPORT_SYMBOL(bd_abort_claiming);
 604
 605 static void bd_end_claim(struct block_device *bdev, void *holder)
 606 {
 607         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
 608         bool unblock = false;
 609
 610         /*
 611          * Release a claim on the device.  The holder fields are protected with
 612          * bdev_lock.  open_mutex is used to synchronize disk_holder unlinking.
 613          */
 614         mutex_lock(&bdev_lock);
 615         WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holder != holder);
 616         WARN_ON_ONCE(--bdev->bd_holders < 0);
 617         WARN_ON_ONCE(--whole->bd_holders < 0);
 618         if (!bdev->bd_holders) {
 619                 mutex_lock(&bdev->bd_holder_lock);
 620                 bdev->bd_holder = NULL;
 621                 bdev->bd_holder_ops = NULL;
 622                 mutex_unlock(&bdev->bd_holder_lock);
 623                 if (bdev->bd_write_holder)
 624                         unblock = true;
 625         }
 626         if (!whole->bd_holders)
 627                 whole->bd_holder = NULL;
 628         mutex_unlock(&bdev_lock);
 629
 630         /*
 631          * If this was the last claim, remove holder link and unblock evpoll if
 632          * it was a write holder.
 633          */
 634         if (unblock) {
 635                 disk_unblock_events(bdev->bd_disk);
 636                 bdev->bd_write_holder = false;
 637         }
 638 }
 639
 640 static void blkdev_flush_mapping(struct block_device *bdev)
 641 {
 642         WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holders);
 643         sync_blockdev(bdev);
 644         kill_bdev(bdev);
 645         bdev_write_inode(bdev);
 646 }
 647
 648 static void blkdev_put_whole(struct block_device *bdev)
 649 {
 650         if (atomic_dec_and_test(&bdev->bd_openers))
 651                 blkdev_flush_mapping(bdev);
 652         if (bdev->bd_disk->fops->release)
 653                 bdev->bd_disk->fops->release(bdev->bd_disk);
 654 }
 655
 656 static int blkdev_get_whole(struct block_device *bdev, blk_mode_t mode)
 657 {
 658         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
 659         int ret;
 660
 661         if (disk->fops->open) {
 662                 ret = disk->fops->open(disk, mode);
 663                 if (ret) {
 664                         /* avoid ghost partitions on a removed medium */
 665                         if (ret == -ENOMEDIUM &&
 666                              test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state))
 667                                 bdev_disk_changed(disk, true);
 668                         return ret;
 669                 }
 670         }
 671
 672         if (!atomic_read(&bdev->bd_openers))
 673                 set_init_blocksize(bdev);
 674         atomic_inc(&bdev->bd_openers);
 675         if (test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state)) {
 676                 /*
 677                  * Only return scanning errors if we are called from contexts
 678                  * that explicitly want them, e.g. the BLKRRPART ioctl.
 679                  */
 680                 ret = bdev_disk_changed(disk, false);
 681                 if (ret && (mode & BLK_OPEN_STRICT_SCAN)) {
 682                         blkdev_put_whole(bdev);
 683                         return ret;
 684                 }
 685         }
 686         return 0;
 687 }
 688
 689 static int blkdev_get_part(struct block_device *part, blk_mode_t mode)
 690 {
 691         struct gendisk *disk = part->bd_disk;
 692         int ret;
 693
 694         ret = blkdev_get_whole(bdev_whole(part), mode);
 695         if (ret)
 696                 return ret;
 697
 698         ret = -ENXIO;
 699         if (!bdev_nr_sectors(part))
 700                 goto out_blkdev_put;
 701
 702         if (!atomic_read(&part->bd_openers)) {
 703                 disk->open_partitions++;
 704                 set_init_blocksize(part);
 705         }
 706         atomic_inc(&part->bd_openers);
 707         return 0;
 708
 709 out_blkdev_put:
 710         blkdev_put_whole(bdev_whole(part));
 711         return ret;
 712 }
 713
 714 int bdev_permission(dev_t dev, blk_mode_t mode, void *holder)
 715 {
 716         int ret;
 717
 718         ret = devcgroup_check_permission(DEVCG_DEV_BLOCK,
 719                         MAJOR(dev), MINOR(dev),
 720                         ((mode & BLK_OPEN_READ) ? DEVCG_ACC_READ : 0) |
 721                         ((mode & BLK_OPEN_WRITE) ? DEVCG_ACC_WRITE : 0));
 722         if (ret)
 723                 return ret;
 724
 725         /* Blocking writes requires exclusive opener */
 726         if (mode & BLK_OPEN_RESTRICT_WRITES && !holder)
 727                 return -EINVAL;
 728
 729         /*
 730          * We're using error pointers to indicate to ->release() when we
 731          * failed to open that block device. Also this doesn't make sense.
 732          */
 733         if (WARN_ON_ONCE(IS_ERR(holder)))
 734                 return -EINVAL;
 735
 736         return 0;
 737 }
 738
 739 static void blkdev_put_part(struct block_device *part)
 740 {
 741         struct block_device *whole = bdev_whole(part);
 742
 743         if (atomic_dec_and_test(&part->bd_openers)) {
 744                 blkdev_flush_mapping(part);
 745                 whole->bd_disk->open_partitions--;
 746         }
 747         blkdev_put_whole(whole);
 748 }
 749
 750 struct block_device *blkdev_get_no_open(dev_t dev)
 751 {
 752         struct block_device *bdev;
 753         struct inode *inode;
 754
 755         inode = ilookup(blockdev_superblock, dev);
 756         if (!inode && IS_ENABLED(CONFIG_BLOCK_LEGACY_AUTOLOAD)) {
 757                 blk_request_module(dev);
 758                 inode = ilookup(blockdev_superblock, dev);
 759                 if (inode)
 760                         pr_warn_ratelimited(
 761 "block device autoloading is deprecated and will be removed.\n");
 762         }
 763         if (!inode)
 764                 return NULL;
 765
 766         /* switch from the inode reference to a device mode one: */
 767         bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;
 768         if (!kobject_get_unless_zero(&bdev->bd_device.kobj))
 769                 bdev = NULL;
 770         iput(inode);
 771         return bdev;
 772 }
 773
 774 void blkdev_put_no_open(struct block_device *bdev)
 775 {
 776         put_device(&bdev->bd_device);
 777 }
 778
 779 static bool bdev_writes_blocked(struct block_device *bdev)
 780 {
 781         return bdev->bd_writers < 0;
 782 }
 783
 784 static void bdev_block_writes(struct block_device *bdev)
 785 {
 786         bdev->bd_writers--;
 787 }
 788
 789 static void bdev_unblock_writes(struct block_device *bdev)
 790 {
 791         bdev->bd_writers++;
 792 }
 793
 794 static bool bdev_may_open(struct block_device *bdev, blk_mode_t mode)
 795 {
 796         if (bdev_allow_write_mounted)
 797                 return true;
 798         /* Writes blocked? */
 799         if (mode & BLK_OPEN_WRITE && bdev_writes_blocked(bdev))
 800                 return false;
 801         if (mode & BLK_OPEN_RESTRICT_WRITES && bdev->bd_writers > 0)
 802                 return false;
 803         return true;
 804 }
 805
 806 static void bdev_claim_write_access(struct block_device *bdev, blk_mode_t mode)
 807 {
 808         if (bdev_allow_write_mounted)
 809                 return;
 810
 811         /* Claim exclusive or shared write access. */
 812         if (mode & BLK_OPEN_RESTRICT_WRITES)
 813                 bdev_block_writes(bdev);
 814         else if (mode & BLK_OPEN_WRITE)
 815                 bdev->bd_writers++;
 816 }
 817
 818 static inline bool bdev_unclaimed(const struct file *bdev_file)
 819 {
 820         return bdev_file->private_data == BDEV_I(bdev_file->f_mapping->host);
 821 }
 822
 823 static void bdev_yield_write_access(struct file *bdev_file)
 824 {
 825         struct block_device *bdev;
 826
 827         if (bdev_allow_write_mounted)
 828                 return;
 829
 830         if (bdev_unclaimed(bdev_file))
 831                 return;
 832
 833         bdev = file_bdev(bdev_file);
 834
 835         if (bdev_file->f_mode & FMODE_WRITE_RESTRICTED)
 836                 bdev_unblock_writes(bdev);
 837         else if (bdev_file->f_mode & FMODE_WRITE)
 838                 bdev->bd_writers--;
 839 }
 840
 841 /**
 842  * bdev_open - open a block device
 843  * @bdev: block device to open
 844  * @mode: open mode (BLK_OPEN_*)
 845  * @holder: exclusive holder identifier
 846  * @hops: holder operations
 847  * @bdev_file: file for the block device
 848  *
 849  * Open the block device. If @holder is not %NULL, the block device is opened
 850  * with exclusive access.  Exclusive opens may nest for the same @holder.
 851  *
 852  * CONTEXT:
 853  * Might sleep.
 854  *
 855  * RETURNS:
 856  * zero on success, -errno on failure.
 857  */
 858 int bdev_open(struct block_device *bdev, blk_mode_t mode, void *holder,
 859               const struct blk_holder_ops *hops, struct file *bdev_file)
 860 {
 861         bool unblock_events = true;
 862         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
 863         int ret;
 864
 865         if (holder) {
 866                 mode |= BLK_OPEN_EXCL;
 867                 ret = bd_prepare_to_claim(bdev, holder, hops);
 868                 if (ret)
 869                         return ret;
 870         } else {
 871                 if (WARN_ON_ONCE(mode & BLK_OPEN_EXCL))
 872                         return -EIO;
 873         }
 874
 875         disk_block_events(disk);
 876
 877         mutex_lock(&disk->open_mutex);
 878         ret = -ENXIO;
 879         if (!disk_live(disk))
 880                 goto abort_claiming;
 881         if (!try_module_get(disk->fops->owner))
 882                 goto abort_claiming;
 883         ret = -EBUSY;
 884         if (!bdev_may_open(bdev, mode))
 885                 goto put_module;
 886         if (bdev_is_partition(bdev))
 887                 ret = blkdev_get_part(bdev, mode);
 888         else
 889                 ret = blkdev_get_whole(bdev, mode);
 890         if (ret)
 891                 goto put_module;
 892         bdev_claim_write_access(bdev, mode);
 893         if (holder) {
 894                 bd_finish_claiming(bdev, holder, hops);
 895
 896                 /*
 897                  * Block event polling for write claims if requested.  Any write
 898                  * holder makes the write_holder state stick until all are
 899                  * released.  This is good enough and tracking individual
 900                  * writeable reference is too fragile given the way @mode is
 901                  * used in blkdev_get/put().
 902                  */
 903                 if ((mode & BLK_OPEN_WRITE) && !bdev->bd_write_holder &&
 904                     (disk->event_flags & DISK_EVENT_FLAG_BLOCK_ON_EXCL_WRITE)) {
 905                         bdev->bd_write_holder = true;
 906                         unblock_events = false;
 907                 }
 908         }
 909         mutex_unlock(&disk->open_mutex);
 910
 911         if (unblock_events)
 912                 disk_unblock_events(disk);
 913
 914         bdev_file->f_flags |= O_LARGEFILE;
 915         bdev_file->f_mode |= FMODE_BUF_RASYNC | FMODE_CAN_ODIRECT;
 916         if (bdev_nowait(bdev))
 917                 bdev_file->f_mode |= FMODE_NOWAIT;
 918         if (mode & BLK_OPEN_RESTRICT_WRITES)
 919                 bdev_file->f_mode |= FMODE_WRITE_RESTRICTED;
 920         bdev_file->f_mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
 921         bdev_file->f_wb_err = filemap_sample_wb_err(bdev_file->f_mapping);
 922         bdev_file->private_data = holder;
 923
 924         return 0;
 925 put_module:
 926         module_put(disk->fops->owner);
 927 abort_claiming:
 928         if (holder)
 929                 bd_abort_claiming(bdev, holder);
 930         mutex_unlock(&disk->open_mutex);
 931         disk_unblock_events(disk);
 932         return ret;
 933 }
 934
 935 /*
 936  * If BLK_OPEN_WRITE_IOCTL is set then this is a historical quirk
 937  * associated with the floppy driver where it has allowed ioctls if the
 938  * file was opened for writing, but does not allow reads or writes.
 939  * Make sure that this quirk is reflected in @f_flags.
 940  *
 941  * It can also happen if a block device is opened as O_RDWR | O_WRONLY.
 942  */
 943 static unsigned blk_to_file_flags(blk_mode_t mode)
 944 {
 945         unsigned int flags = 0;
 946
 947         if ((mode & (BLK_OPEN_READ | BLK_OPEN_WRITE)) ==
 948             (BLK_OPEN_READ | BLK_OPEN_WRITE))
 949                 flags |= O_RDWR;
 950         else if (mode & BLK_OPEN_WRITE_IOCTL)
 951                 flags |= O_RDWR | O_WRONLY;
 952         else if (mode & BLK_OPEN_WRITE)
 953                 flags |= O_WRONLY;
 954         else if (mode & BLK_OPEN_READ)
 955                 flags |= O_RDONLY; /* homeopathic, because O_RDONLY is 0 */
 956         else
 957                 WARN_ON_ONCE(true);
 958
 959         if (mode & BLK_OPEN_NDELAY)
 960                 flags |= O_NDELAY;
 961
 962         return flags;
 963 }
 964
 965 struct file *bdev_file_open_by_dev(dev_t dev, blk_mode_t mode, void *holder,
 966                                    const struct blk_holder_ops *hops)
 967 {
 968         struct file *bdev_file;
 969         struct block_device *bdev;
 970         unsigned int flags;
 971         int ret;
 972
 973         ret = bdev_permission(dev, mode, holder);
 974         if (ret)
 975                 return ERR_PTR(ret);
 976
 977         bdev = blkdev_get_no_open(dev);
 978         if (!bdev)
 979                 return ERR_PTR(-ENXIO);
 980
 981         flags = blk_to_file_flags(mode);
 982         bdev_file = alloc_file_pseudo_noaccount(bdev->bd_inode,
 983                         blockdev_mnt, "", flags | O_LARGEFILE, &def_blk_fops);
 984         if (IS_ERR(bdev_file)) {
 985                 blkdev_put_no_open(bdev);
 986                 return bdev_file;
 987         }
 988         ihold(bdev->bd_inode);
 989
 990         ret = bdev_open(bdev, mode, holder, hops, bdev_file);
 991         if (ret) {
 992                 /* We failed to open the block device. Let ->release() know. */
 993                 bdev_file->private_data = ERR_PTR(ret);
 994                 fput(bdev_file);
 995                 return ERR_PTR(ret);
 996         }
 997         return bdev_file;
 998 }
 999 EXPORT_SYMBOL(bdev_file_open_by_dev);
1000
1001 struct file *bdev_file_open_by_path(const char *path, blk_mode_t mode,
1002                                     void *holder,
1003                                     const struct blk_holder_ops *hops)
1004 {
1005         struct file *file;
1006         dev_t dev;
1007         int error;
1008
1009         error = lookup_bdev(path, &dev);
1010         if (error)
1011                 return ERR_PTR(error);
1012
1013         file = bdev_file_open_by_dev(dev, mode, holder, hops);
1014         if (!IS_ERR(file) && (mode & BLK_OPEN_WRITE)) {
1015                 if (bdev_read_only(file_bdev(file))) {
1016                         fput(file);
1017                         file = ERR_PTR(-EACCES);
1018                 }
1019         }
1020
1021         return file;
1022 }
1023 EXPORT_SYMBOL(bdev_file_open_by_path);
1024
1025 static inline void bd_yield_claim(struct file *bdev_file)
1026 {
1027         struct block_device *bdev = file_bdev(bdev_file);
1028         void *holder = bdev_file->private_data;
1029
1030         lockdep_assert_held(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1031
1032         if (WARN_ON_ONCE(IS_ERR_OR_NULL(holder)))
1033                 return;
1034
1035         if (!bdev_unclaimed(bdev_file))
1036                 bd_end_claim(bdev, holder);
1037 }
1038
1039 void bdev_release(struct file *bdev_file)
1040 {
1041         struct block_device *bdev = file_bdev(bdev_file);
1042         void *holder = bdev_file->private_data;
1043         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1044
1045         /* We failed to open that block device. */
1046         if (IS_ERR(holder))
1047                 goto put_no_open;
1048
1049         /*
1050          * Sync early if it looks like we're the last one.  If someone else
1051          * opens the block device between now and the decrement of bd_openers
1052          * then we did a sync that we didn't need to, but that's not the end
1053          * of the world and we want to avoid long (could be several minute)
1054          * syncs while holding the mutex.
1055          */
1056         if (atomic_read(&bdev->bd_openers) == 1)
1057                 sync_blockdev(bdev);
1058
1059         mutex_lock(&disk->open_mutex);
1060         bdev_yield_write_access(bdev_file);
1061
1062         if (holder)
1063                 bd_yield_claim(bdev_file);
1064
1065         /*
1066          * Trigger event checking and tell drivers to flush MEDIA_CHANGE
1067          * event.  This is to ensure detection of media removal commanded
1068          * from userland - e.g. eject(1).
1069          */
1070         disk_flush_events(disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1071
1072         if (bdev_is_partition(bdev))
1073                 blkdev_put_part(bdev);
1074         else
1075                 blkdev_put_whole(bdev);
1076         mutex_unlock(&disk->open_mutex);
1077
1078         module_put(disk->fops->owner);
1079 put_no_open:
1080         blkdev_put_no_open(bdev);
1081 }
1082
1083 /**
1084  * bdev_fput - yield claim to the block device and put the file
1085  * @bdev_file: open block device
1086  *
1087  * Yield claim on the block device and put the file. Ensure that the
1088  * block device can be reclaimed before the file is closed which is a
1089  * deferred operation.
1090  */
1091 void bdev_fput(struct file *bdev_file)
1092 {
1093         if (WARN_ON_ONCE(bdev_file->f_op != &def_blk_fops))
1094                 return;
1095
1096         if (bdev_file->private_data) {
1097                 struct block_device *bdev = file_bdev(bdev_file);
1098                 struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1099
1100                 mutex_lock(&disk->open_mutex);
1101                 bdev_yield_write_access(bdev_file);
1102                 bd_yield_claim(bdev_file);
1103                 /*
1104                  * Tell release we already gave up our hold on the
1105                  * device and if write restrictions are available that
1106                  * we already gave up write access to the device.
1107                  */
1108                 bdev_file->private_data = BDEV_I(bdev_file->f_mapping->host);
1109                 mutex_unlock(&disk->open_mutex);
1110         }
1111
1112         fput(bdev_file);
1113 }
1114 EXPORT_SYMBOL(bdev_fput);
1115
1116 /**
1117  * lookup_bdev() - Look up a struct block_device by name.
1118  * @pathname: Name of the block device in the filesystem.
1119  * @dev: Pointer to the block device's dev_t, if found.
1120  *
1121  * Lookup the block device's dev_t at @pathname in the current
1122  * namespace if possible and return it in @dev.
1123  *
1124  * Context: May sleep.
1125  * Return: 0 if succeeded, negative errno otherwise.
1126  */
1127 int lookup_bdev(const char *pathname, dev_t *dev)
1128 {
1129         struct inode *inode;
1130         struct path path;
1131         int error;
1132
1133         if (!pathname || !*pathname)
1134                 return -EINVAL;
1135
1136         error = kern_path(pathname, LOOKUP_FOLLOW, &path);
1137         if (error)
1138                 return error;
1139
1140         inode = d_backing_inode(path.dentry);
1141         error = -ENOTBLK;
1142         if (!S_ISBLK(inode->i_mode))
1143                 goto out_path_put;
1144         error = -EACCES;
1145         if (!may_open_dev(&path))
1146                 goto out_path_put;
1147
1148         *dev = inode->i_rdev;
1149         error = 0;
1150 out_path_put:
1151         path_put(&path);
1152         return error;
1153 }
1154 EXPORT_SYMBOL(lookup_bdev);
1155
1156 /**
1157  * bdev_mark_dead - mark a block device as dead
1158  * @bdev: block device to operate on
1159  * @surprise: indicate a surprise removal
1160  *
1161  * Tell the file system that this devices or media is dead.  If @surprise is set
1162  * to %true the device or media is already gone, if not we are preparing for an
1163  * orderly removal.
1164  *
1165  * This calls into the file system, which then typicall syncs out all dirty data
1166  * and writes back inodes and then invalidates any cached data in the inodes on
1167  * the file system.  In addition we also invalidate the block device mapping.
1168  */
1169 void bdev_mark_dead(struct block_device *bdev, bool surprise)
1170 {
1171         mutex_lock(&bdev->bd_holder_lock);
1172         if (bdev->bd_holder_ops && bdev->bd_holder_ops->mark_dead)
1173                 bdev->bd_holder_ops->mark_dead(bdev, surprise);
1174         else {
1175                 mutex_unlock(&bdev->bd_holder_lock);
1176                 sync_blockdev(bdev);
1177         }
1178
1179         invalidate_bdev(bdev);
1180 }
1181 /*
1182  * New drivers should not use this directly.  There are some drivers however
1183  * that needs this for historical reasons. For example, the DASD driver has
1184  * historically had a shutdown to offline mode that doesn't actually remove the
1185  * gendisk that otherwise looks a lot like a safe device removal.
1186  */
1187 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_mark_dead);
1188
1189 void sync_bdevs(bool wait)
1190 {
1191         struct inode *inode, *old_inode = NULL;
1192
1193         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1194         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list) {
1195                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
1196                 struct block_device *bdev;
1197
1198                 spin_lock(&inode->i_lock);
1199                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_WILL_FREE|I_NEW) ||
1200                     mapping->nrpages == 0) {
1201                         spin_unlock(&inode->i_lock);
1202                         continue;
1203                 }
1204                 __iget(inode);
1205                 spin_unlock(&inode->i_lock);
1206                 spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1207                 /*
1208                  * We hold a reference to 'inode' so it couldn't have been
1209                  * removed from s_inodes list while we dropped the
1210                  * s_inode_list_lock  We cannot iput the inode now as we can
1211                  * be holding the last reference and we cannot iput it under
1212                  * s_inode_list_lock. So we keep the reference and iput it
1213                  * later.
1214                  */
1215                 iput(old_inode);
1216                 old_inode = inode;
1217                 bdev = I_BDEV(inode);
1218
1219                 mutex_lock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1220                 if (!atomic_read(&bdev->bd_openers)) {
1221                         ; /* skip */
1222                 } else if (wait) {
1223                         /*
1224                          * We keep the error status of individual mapping so
1225                          * that applications can catch the writeback error using
1226                          * fsync(2). See filemap_fdatawait_keep_errors() for
1227                          * details.
1228                          */
1229                         filemap_fdatawait_keep_errors(inode->i_mapping);
1230                 } else {
1231                         filemap_fdatawrite(inode->i_mapping);
1232                 }
1233                 mutex_unlock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1234
1235                 spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1236         }
1237         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1238         iput(old_inode);
1239 }
1240
1241 /*
1242  * Handle STATX_DIOALIGN for block devices.
1243  *
1244  * Note that the inode passed to this is the inode of a block device node file,
1245  * not the block device's internal inode.  Therefore it is *not* valid to use
1246  * I_BDEV() here; the block device has to be looked up by i_rdev instead.
1247  */
1248 void bdev_statx_dioalign(struct inode *inode, struct kstat *stat)
1249 {
1250         struct block_device *bdev;
1251
1252         bdev = blkdev_get_no_open(inode->i_rdev);
1253         if (!bdev)
1254                 return;
1255
1256         stat->dio_mem_align = bdev_dma_alignment(bdev) + 1;
1257         stat->dio_offset_align = bdev_logical_block_size(bdev);
1258         stat->result_mask |= STATX_DIOALIGN;
1259
1260         blkdev_put_no_open(bdev);
1261 }
1262
1263 static int __init setup_bdev_allow_write_mounted(char *str)
1264 {
1265         if (kstrtobool(str, &bdev_allow_write_mounted))
1266                 pr_warn("Invalid option string for bdev_allow_write_mounted:"
1267                         " '%s'\n", str);
1268         return 1;
1269 }
1270 __setup("bdev_allow_write_mounted=", setup_bdev_allow_write_mounted);