drivers/dax/super.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright(c) 2017 Intel Corporation. All rights reserved.
   4  */
   5 #include <linux/pagemap.h>
   6 #include <linux/module.h>
   7 #include <linux/mount.h>
   8 #include <linux/pseudo_fs.h>
   9 #include <linux/magic.h>
  10 #include <linux/pfn_t.h>
  11 #include <linux/cdev.h>
  12 #include <linux/slab.h>
  13 #include <linux/uio.h>
  14 #include <linux/dax.h>
  15 #include <linux/fs.h>
  16 #include "dax-private.h"
  17
  18 /**
  19  * struct dax_device - anchor object for dax services
  20  * @inode: core vfs
  21  * @cdev: optional character interface for "device dax"
  22  * @private: dax driver private data
  23  * @flags: state and boolean properties
  24  * @ops: operations for this device
  25  * @holder_data: holder of a dax_device: could be filesystem or mapped device
  26  * @holder_ops: operations for the inner holder
  27  */
  28 struct dax_device {
  29         struct inode inode;
  30         struct cdev cdev;
  31         void *private;
  32         unsigned long flags;
  33         const struct dax_operations *ops;
  34         void *holder_data;
  35         const struct dax_holder_operations *holder_ops;
  36 };
  37
  38 static dev_t dax_devt;
  39 DEFINE_STATIC_SRCU(dax_srcu);
  40 static struct vfsmount *dax_mnt;
  41 static DEFINE_IDA(dax_minor_ida);
  42 static struct kmem_cache *dax_cache __read_mostly;
  43 static struct super_block *dax_superblock __read_mostly;
  44
  45 int dax_read_lock(void)
  46 {
  47         return srcu_read_lock(&dax_srcu);
  48 }
  49 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_read_lock);
  50
  51 void dax_read_unlock(int id)
  52 {
  53         srcu_read_unlock(&dax_srcu, id);
  54 }
  55 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_read_unlock);
  56
  57 #if defined(CONFIG_BLOCK) && defined(CONFIG_FS_DAX)
  58 #include <linux/blkdev.h>
  59
  60 static DEFINE_XARRAY(dax_hosts);
  61
  62 int dax_add_host(struct dax_device *dax_dev, struct gendisk *disk)
  63 {
  64         return xa_insert(&dax_hosts, (unsigned long)disk, dax_dev, GFP_KERNEL);
  65 }
  66 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_add_host);
  67
  68 void dax_remove_host(struct gendisk *disk)
  69 {
  70         xa_erase(&dax_hosts, (unsigned long)disk);
  71 }
  72 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_remove_host);
  73
  74 /**
  75  * fs_dax_get_by_bdev() - temporary lookup mechanism for filesystem-dax
  76  * @bdev: block device to find a dax_device for
  77  * @start_off: returns the byte offset into the dax_device that @bdev starts
  78  * @holder: filesystem or mapped device inside the dax_device
  79  * @ops: operations for the inner holder
  80  */
  81 struct dax_device *fs_dax_get_by_bdev(struct block_device *bdev, u64 *start_off,
  82                 void *holder, const struct dax_holder_operations *ops)
  83 {
  84         struct dax_device *dax_dev;
  85         u64 part_size;
  86         int id;
  87
  88         if (!blk_queue_dax(bdev->bd_disk->queue))
  89                 return NULL;
  90
  91         *start_off = get_start_sect(bdev) * SECTOR_SIZE;
  92         part_size = bdev_nr_sectors(bdev) * SECTOR_SIZE;
  93         if (*start_off % PAGE_SIZE || part_size % PAGE_SIZE) {
  94                 pr_info("%pg: error: unaligned partition for dax\n", bdev);
  95                 return NULL;
  96         }
  97
  98         id = dax_read_lock();
  99         dax_dev = xa_load(&dax_hosts, (unsigned long)bdev->bd_disk);
 100         if (!dax_dev || !dax_alive(dax_dev) || !igrab(&dax_dev->inode))
 101                 dax_dev = NULL;
 102         else if (holder) {
 103                 if (!cmpxchg(&dax_dev->holder_data, NULL, holder))
 104                         dax_dev->holder_ops = ops;
 105                 else
 106                         dax_dev = NULL;
 107         }
 108         dax_read_unlock(id);
 109
 110         return dax_dev;
 111 }
 112 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_dax_get_by_bdev);
 113
 114 void fs_put_dax(struct dax_device *dax_dev, void *holder)
 115 {
 116         if (dax_dev && holder &&
 117             cmpxchg(&dax_dev->holder_data, holder, NULL) == holder)
 118                 dax_dev->holder_ops = NULL;
 119         put_dax(dax_dev);
 120 }
 121 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_put_dax);
 122 #endif /* CONFIG_BLOCK && CONFIG_FS_DAX */
 123
 124 enum dax_device_flags {
 125         /* !alive + rcu grace period == no new operations / mappings */
 126         DAXDEV_ALIVE,
 127         /* gate whether dax_flush() calls the low level flush routine */
 128         DAXDEV_WRITE_CACHE,
 129         /* flag to check if device supports synchronous flush */
 130         DAXDEV_SYNC,
 131         /* do not leave the caches dirty after writes */
 132         DAXDEV_NOCACHE,
 133         /* handle CPU fetch exceptions during reads */
 134         DAXDEV_NOMC,
 135 };
 136
 137 /**
 138  * dax_direct_access() - translate a device pgoff to an absolute pfn
 139  * @dax_dev: a dax_device instance representing the logical memory range
 140  * @pgoff: offset in pages from the start of the device to translate
 141  * @nr_pages: number of consecutive pages caller can handle relative to @pfn
 142  * @mode: indicator on normal access or recovery write
 143  * @kaddr: output parameter that returns a virtual address mapping of pfn
 144  * @pfn: output parameter that returns an absolute pfn translation of @pgoff
 145  *
 146  * Return: negative errno if an error occurs, otherwise the number of
 147  * pages accessible at the device relative @pgoff.
 148  */
 149 long dax_direct_access(struct dax_device *dax_dev, pgoff_t pgoff, long nr_pages,
 150                 enum dax_access_mode mode, void **kaddr, pfn_t *pfn)
 151 {
 152         long avail;
 153
 154         if (!dax_dev)
 155                 return -EOPNOTSUPP;
 156
 157         if (!dax_alive(dax_dev))
 158                 return -ENXIO;
 159
 160         if (nr_pages < 0)
 161                 return -EINVAL;
 162
 163         avail = dax_dev->ops->direct_access(dax_dev, pgoff, nr_pages,
 164                         mode, kaddr, pfn);
 165         if (!avail)
 166                 return -ERANGE;
 167         return min(avail, nr_pages);
 168 }
 169 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_direct_access);
 170
 171 size_t dax_copy_from_iter(struct dax_device *dax_dev, pgoff_t pgoff, void *addr,
 172                 size_t bytes, struct iov_iter *i)
 173 {
 174         if (!dax_alive(dax_dev))
 175                 return 0;
 176
 177         /*
 178          * The userspace address for the memory copy has already been validated
 179          * via access_ok() in vfs_write, so use the 'no check' version to bypass
 180          * the HARDENED_USERCOPY overhead.
 181          */
 182         if (test_bit(DAXDEV_NOCACHE, &dax_dev->flags))
 183                 return _copy_from_iter_flushcache(addr, bytes, i);
 184         return _copy_from_iter(addr, bytes, i);
 185 }
 186
 187 size_t dax_copy_to_iter(struct dax_device *dax_dev, pgoff_t pgoff, void *addr,
 188                 size_t bytes, struct iov_iter *i)
 189 {
 190         if (!dax_alive(dax_dev))
 191                 return 0;
 192
 193         /*
 194          * The userspace address for the memory copy has already been validated
 195          * via access_ok() in vfs_red, so use the 'no check' version to bypass
 196          * the HARDENED_USERCOPY overhead.
 197          */
 198         if (test_bit(DAXDEV_NOMC, &dax_dev->flags))
 199                 return _copy_mc_to_iter(addr, bytes, i);
 200         return _copy_to_iter(addr, bytes, i);
 201 }
 202
 203 int dax_zero_page_range(struct dax_device *dax_dev, pgoff_t pgoff,
 204                         size_t nr_pages)
 205 {
 206         int ret;
 207
 208         if (!dax_alive(dax_dev))
 209                 return -ENXIO;
 210         /*
 211          * There are no callers that want to zero more than one page as of now.
 212          * Once users are there, this check can be removed after the
 213          * device mapper code has been updated to split ranges across targets.
 214          */
 215         if (nr_pages != 1)
 216                 return -EIO;
 217
 218         ret = dax_dev->ops->zero_page_range(dax_dev, pgoff, nr_pages);
 219         return dax_mem2blk_err(ret);
 220 }
 221 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_zero_page_range);
 222
 223 size_t dax_recovery_write(struct dax_device *dax_dev, pgoff_t pgoff,
 224                 void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *iter)
 225 {
 226         if (!dax_dev->ops->recovery_write)
 227                 return 0;
 228         return dax_dev->ops->recovery_write(dax_dev, pgoff, addr, bytes, iter);
 229 }
 230 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_recovery_write);
 231
 232 int dax_holder_notify_failure(struct dax_device *dax_dev, u64 off,
 233                               u64 len, int mf_flags)
 234 {
 235         int rc, id;
 236
 237         id = dax_read_lock();
 238         if (!dax_alive(dax_dev)) {
 239                 rc = -ENXIO;
 240                 goto out;
 241         }
 242
 243         if (!dax_dev->holder_ops) {
 244                 rc = -EOPNOTSUPP;
 245                 goto out;
 246         }
 247
 248         rc = dax_dev->holder_ops->notify_failure(dax_dev, off, len, mf_flags);
 249 out:
 250         dax_read_unlock(id);
 251         return rc;
 252 }
 253 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_holder_notify_failure);
 254
 255 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PMEM_API
 256 void arch_wb_cache_pmem(void *addr, size_t size);
 257 void dax_flush(struct dax_device *dax_dev, void *addr, size_t size)
 258 {
 259         if (unlikely(!dax_write_cache_enabled(dax_dev)))
 260                 return;
 261
 262         arch_wb_cache_pmem(addr, size);
 263 }
 264 #else
 265 void dax_flush(struct dax_device *dax_dev, void *addr, size_t size)
 266 {
 267 }
 268 #endif
 269 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_flush);
 270
 271 void dax_write_cache(struct dax_device *dax_dev, bool wc)
 272 {
 273         if (wc)
 274                 set_bit(DAXDEV_WRITE_CACHE, &dax_dev->flags);
 275         else
 276                 clear_bit(DAXDEV_WRITE_CACHE, &dax_dev->flags);
 277 }
 278 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_write_cache);
 279
 280 bool dax_write_cache_enabled(struct dax_device *dax_dev)
 281 {
 282         return test_bit(DAXDEV_WRITE_CACHE, &dax_dev->flags);
 283 }
 284 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_write_cache_enabled);
 285
 286 bool dax_synchronous(struct dax_device *dax_dev)
 287 {
 288         return test_bit(DAXDEV_SYNC, &dax_dev->flags);
 289 }
 290 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_synchronous);
 291
 292 void set_dax_synchronous(struct dax_device *dax_dev)
 293 {
 294         set_bit(DAXDEV_SYNC, &dax_dev->flags);
 295 }
 296 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_dax_synchronous);
 297
 298 void set_dax_nocache(struct dax_device *dax_dev)
 299 {
 300         set_bit(DAXDEV_NOCACHE, &dax_dev->flags);
 301 }
 302 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_dax_nocache);
 303
 304 void set_dax_nomc(struct dax_device *dax_dev)
 305 {
 306         set_bit(DAXDEV_NOMC, &dax_dev->flags);
 307 }
 308 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_dax_nomc);
 309
 310 bool dax_alive(struct dax_device *dax_dev)
 311 {
 312         lockdep_assert_held(&dax_srcu);
 313         return test_bit(DAXDEV_ALIVE, &dax_dev->flags);
 314 }
 315 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_alive);
 316
 317 /*
 318  * Note, rcu is not protecting the liveness of dax_dev, rcu is ensuring
 319  * that any fault handlers or operations that might have seen
 320  * dax_alive(), have completed.  Any operations that start after
 321  * synchronize_srcu() has run will abort upon seeing !dax_alive().
 322  */
 323 void kill_dax(struct dax_device *dax_dev)
 324 {
 325         if (!dax_dev)
 326                 return;
 327
 328         if (dax_dev->holder_data != NULL)
 329                 dax_holder_notify_failure(dax_dev, 0, U64_MAX, 0);
 330
 331         clear_bit(DAXDEV_ALIVE, &dax_dev->flags);
 332         synchronize_srcu(&dax_srcu);
 333
 334         /* clear holder data */
 335         dax_dev->holder_ops = NULL;
 336         dax_dev->holder_data = NULL;
 337 }
 338 EXPORT_SYMBOL_GPL(kill_dax);
 339
 340 void run_dax(struct dax_device *dax_dev)
 341 {
 342         set_bit(DAXDEV_ALIVE, &dax_dev->flags);
 343 }
 344 EXPORT_SYMBOL_GPL(run_dax);
 345
 346 static struct inode *dax_alloc_inode(struct super_block *sb)
 347 {
 348         struct dax_device *dax_dev;
 349         struct inode *inode;
 350
 351         dax_dev = alloc_inode_sb(sb, dax_cache, GFP_KERNEL);
 352         if (!dax_dev)
 353                 return NULL;
 354
 355         inode = &dax_dev->inode;
 356         inode->i_rdev = 0;
 357         return inode;
 358 }
 359
 360 static struct dax_device *to_dax_dev(struct inode *inode)
 361 {
 362         return container_of(inode, struct dax_device, inode);
 363 }
 364
 365 static void dax_free_inode(struct inode *inode)
 366 {
 367         struct dax_device *dax_dev = to_dax_dev(inode);
 368         if (inode->i_rdev)
 369                 ida_free(&dax_minor_ida, iminor(inode));
 370         kmem_cache_free(dax_cache, dax_dev);
 371 }
 372
 373 static void dax_destroy_inode(struct inode *inode)
 374 {
 375         struct dax_device *dax_dev = to_dax_dev(inode);
 376         WARN_ONCE(test_bit(DAXDEV_ALIVE, &dax_dev->flags),
 377                         "kill_dax() must be called before final iput()\n");
 378 }
 379
 380 static const struct super_operations dax_sops = {
 381         .statfs = simple_statfs,
 382         .alloc_inode = dax_alloc_inode,
 383         .destroy_inode = dax_destroy_inode,
 384         .free_inode = dax_free_inode,
 385         .drop_inode = generic_delete_inode,
 386 };
 387
 388 static int dax_init_fs_context(struct fs_context *fc)
 389 {
 390         struct pseudo_fs_context *ctx = init_pseudo(fc, DAXFS_MAGIC);
 391         if (!ctx)
 392                 return -ENOMEM;
 393         ctx->ops = &dax_sops;
 394         return 0;
 395 }
 396
 397 static struct file_system_type dax_fs_type = {
 398         .name           = "dax",
 399         .init_fs_context = dax_init_fs_context,
 400         .kill_sb        = kill_anon_super,
 401 };
 402
 403 static int dax_test(struct inode *inode, void *data)
 404 {
 405         dev_t devt = *(dev_t *) data;
 406
 407         return inode->i_rdev == devt;
 408 }
 409
 410 static int dax_set(struct inode *inode, void *data)
 411 {
 412         dev_t devt = *(dev_t *) data;
 413
 414         inode->i_rdev = devt;
 415         return 0;
 416 }
 417
 418 static struct dax_device *dax_dev_get(dev_t devt)
 419 {
 420         struct dax_device *dax_dev;
 421         struct inode *inode;
 422
 423         inode = iget5_locked(dax_superblock, hash_32(devt + DAXFS_MAGIC, 31),
 424                         dax_test, dax_set, &devt);
 425
 426         if (!inode)
 427                 return NULL;
 428
 429         dax_dev = to_dax_dev(inode);
 430         if (inode->i_state & I_NEW) {
 431                 set_bit(DAXDEV_ALIVE, &dax_dev->flags);
 432                 inode->i_cdev = &dax_dev->cdev;
 433                 inode->i_mode = S_IFCHR;
 434                 inode->i_flags = S_DAX;
 435                 mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
 436                 unlock_new_inode(inode);
 437         }
 438
 439         return dax_dev;
 440 }
 441
 442 struct dax_device *alloc_dax(void *private, const struct dax_operations *ops)
 443 {
 444         struct dax_device *dax_dev;
 445         dev_t devt;
 446         int minor;
 447
 448         if (WARN_ON_ONCE(ops && !ops->zero_page_range))
 449                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 450
 451         minor = ida_alloc_max(&dax_minor_ida, MINORMASK, GFP_KERNEL);
 452         if (minor < 0)
 453                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 454
 455         devt = MKDEV(MAJOR(dax_devt), minor);
 456         dax_dev = dax_dev_get(devt);
 457         if (!dax_dev)
 458                 goto err_dev;
 459
 460         dax_dev->ops = ops;
 461         dax_dev->private = private;
 462         return dax_dev;
 463
 464  err_dev:
 465         ida_free(&dax_minor_ida, minor);
 466         return ERR_PTR(-ENOMEM);
 467 }
 468 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_dax);
 469
 470 void put_dax(struct dax_device *dax_dev)
 471 {
 472         if (!dax_dev)
 473                 return;
 474         iput(&dax_dev->inode);
 475 }
 476 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_dax);
 477
 478 /**
 479  * dax_holder() - obtain the holder of a dax device
 480  * @dax_dev: a dax_device instance
 481  *
 482  * Return: the holder's data which represents the holder if registered,
 483  * otherwize NULL.
 484  */
 485 void *dax_holder(struct dax_device *dax_dev)
 486 {
 487         return dax_dev->holder_data;
 488 }
 489 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_holder);
 490
 491 /**
 492  * inode_dax: convert a public inode into its dax_dev
 493  * @inode: An inode with i_cdev pointing to a dax_dev
 494  *
 495  * Note this is not equivalent to to_dax_dev() which is for private
 496  * internal use where we know the inode filesystem type == dax_fs_type.
 497  */
 498 struct dax_device *inode_dax(struct inode *inode)
 499 {
 500         struct cdev *cdev = inode->i_cdev;
 501
 502         return container_of(cdev, struct dax_device, cdev);
 503 }
 504 EXPORT_SYMBOL_GPL(inode_dax);
 505
 506 struct inode *dax_inode(struct dax_device *dax_dev)
 507 {
 508         return &dax_dev->inode;
 509 }
 510 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_inode);
 511
 512 void *dax_get_private(struct dax_device *dax_dev)
 513 {
 514         if (!test_bit(DAXDEV_ALIVE, &dax_dev->flags))
 515                 return NULL;
 516         return dax_dev->private;
 517 }
 518 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_get_private);
 519
 520 static void init_once(void *_dax_dev)
 521 {
 522         struct dax_device *dax_dev = _dax_dev;
 523         struct inode *inode = &dax_dev->inode;
 524
 525         memset(dax_dev, 0, sizeof(*dax_dev));
 526         inode_init_once(inode);
 527 }
 528
 529 static int dax_fs_init(void)
 530 {
 531         int rc;
 532
 533         dax_cache = kmem_cache_create("dax_cache", sizeof(struct dax_device), 0,
 534                         (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
 535                          SLAB_MEM_SPREAD|SLAB_ACCOUNT),
 536                         init_once);
 537         if (!dax_cache)
 538                 return -ENOMEM;
 539
 540         dax_mnt = kern_mount(&dax_fs_type);
 541         if (IS_ERR(dax_mnt)) {
 542                 rc = PTR_ERR(dax_mnt);
 543                 goto err_mount;
 544         }
 545         dax_superblock = dax_mnt->mnt_sb;
 546
 547         return 0;
 548
 549  err_mount:
 550         kmem_cache_destroy(dax_cache);
 551
 552         return rc;
 553 }
 554
 555 static void dax_fs_exit(void)
 556 {
 557         kern_unmount(dax_mnt);
 558         rcu_barrier();
 559         kmem_cache_destroy(dax_cache);
 560 }
 561
 562 static int __init dax_core_init(void)
 563 {
 564         int rc;
 565
 566         rc = dax_fs_init();
 567         if (rc)
 568                 return rc;
 569
 570         rc = alloc_chrdev_region(&dax_devt, 0, MINORMASK+1, "dax");
 571         if (rc)
 572                 goto err_chrdev;
 573
 574         rc = dax_bus_init();
 575         if (rc)
 576                 goto err_bus;
 577         return 0;
 578
 579 err_bus:
 580         unregister_chrdev_region(dax_devt, MINORMASK+1);
 581 err_chrdev:
 582         dax_fs_exit();
 583         return 0;
 584 }
 585
 586 static void __exit dax_core_exit(void)
 587 {
 588         dax_bus_exit();
 589         unregister_chrdev_region(dax_devt, MINORMASK+1);
 590         ida_destroy(&dax_minor_ida);
 591         dax_fs_exit();
 592 }
 593
 594 MODULE_AUTHOR("Intel Corporation");
 595 MODULE_LICENSE("GPL v2");
 596 subsys_initcall(dax_core_init);
 597 module_exit(dax_core_exit);