fs/char_dev.c

   1 /*
   2  *  linux/fs/char_dev.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
   5  */
   6
   7 #include <linux/init.h>
   8 #include <linux/fs.h>
   9 #include <linux/kdev_t.h>
  10 #include <linux/slab.h>
  11 #include <linux/string.h>
  12
  13 #include <linux/major.h>
  14 #include <linux/errno.h>
  15 #include <linux/module.h>
  16 #include <linux/seq_file.h>
  17
  18 #include <linux/kobject.h>
  19 #include <linux/kobj_map.h>
  20 #include <linux/cdev.h>
  21 #include <linux/mutex.h>
  22 #include <linux/backing-dev.h>
  23 #include <linux/tty.h>
  24
  25 #include "internal.h"
  26
  27 /*
  28  * capabilities for /dev/mem, /dev/kmem and similar directly mappable character
  29  * devices
  30  * - permits shared-mmap for read, write and/or exec
  31  * - does not permit private mmap in NOMMU mode (can't do COW)
  32  * - no readahead or I/O queue unplugging required
  33  */
  34 struct backing_dev_info directly_mappable_cdev_bdi = {
  35         .name = "char",
  36         .capabilities   = (
  37 #ifdef CONFIG_MMU
  38                 /* permit private copies of the data to be taken */
  39                 BDI_CAP_MAP_COPY |
  40 #endif
  41                 /* permit direct mmap, for read, write or exec */
  42                 BDI_CAP_MAP_DIRECT |
  43                 BDI_CAP_READ_MAP | BDI_CAP_WRITE_MAP | BDI_CAP_EXEC_MAP),
  44 };
  45
  46 static struct kobj_map *cdev_map;
  47
  48 static DEFINE_MUTEX(chrdevs_lock);
  49
  50 static struct char_device_struct {
  51         struct char_device_struct *next;
  52         unsigned int major;
  53         unsigned int baseminor;
  54         int minorct;
  55         char name[64];
  56         struct cdev *cdev;              /* will die */
  57 } *chrdevs[CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE];
  58
  59 /* index in the above */
  60 static inline int major_to_index(int major)
  61 {
  62         return major % CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE;
  63 }
  64
  65 #ifdef CONFIG_PROC_FS
  66
  67 void chrdev_show(struct seq_file *f, off_t offset)
  68 {
  69         struct char_device_struct *cd;
  70
  71         if (offset < CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE) {
  72                 mutex_lock(&chrdevs_lock);
  73                 for (cd = chrdevs[offset]; cd; cd = cd->next)
  74                         seq_printf(f, "%3d %s\n", cd->major, cd->name);
  75                 mutex_unlock(&chrdevs_lock);
  76         }
  77 }
  78
  79 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
  80
  81 /*
  82  * Register a single major with a specified minor range.
  83  *
  84  * If major == 0 this functions will dynamically allocate a major and return
  85  * its number.
  86  *
  87  * If major > 0 this function will attempt to reserve the passed range of
  88  * minors and will return zero on success.
  89  *
  90  * Returns a -ve errno on failure.
  91  */
  92 static struct char_device_struct *
  93 __register_chrdev_region(unsigned int major, unsigned int baseminor,
  94                            int minorct, const char *name)
  95 {
  96         struct char_device_struct *cd, **cp;
  97         int ret = 0;
  98         int i;
  99
 100         cd = kzalloc(sizeof(struct char_device_struct), GFP_KERNEL);
 101         if (cd == NULL)
 102                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 103
 104         mutex_lock(&chrdevs_lock);
 105
 106         /* temporary */
 107         if (major == 0) {
 108                 for (i = ARRAY_SIZE(chrdevs)-1; i > 0; i--) {
 109                         if (chrdevs[i] == NULL)
 110                                 break;
 111                 }
 112
 113                 if (i == 0) {
 114                         ret = -EBUSY;
 115                         goto out;
 116                 }
 117                 major = i;
 118                 ret = major;
 119         }
 120
 121         cd->major = major;
 122         cd->baseminor = baseminor;
 123         cd->minorct = minorct;
 124         strlcpy(cd->name, name, sizeof(cd->name));
 125
 126         i = major_to_index(major);
 127
 128         for (cp = &chrdevs[i]; *cp; cp = &(*cp)->next)
 129                 if ((*cp)->major > major ||
 130                     ((*cp)->major == major &&
 131                      (((*cp)->baseminor >= baseminor) ||
 132                       ((*cp)->baseminor + (*cp)->minorct > baseminor))))
 133                         break;
 134
 135         /* Check for overlapping minor ranges.  */
 136         if (*cp && (*cp)->major == major) {
 137                 int old_min = (*cp)->baseminor;
 138                 int old_max = (*cp)->baseminor + (*cp)->minorct - 1;
 139                 int new_min = baseminor;
 140                 int new_max = baseminor + minorct - 1;
 141
 142                 /* New driver overlaps from the left.  */
 143                 if (new_max >= old_min && new_max <= old_max) {
 144                         ret = -EBUSY;
 145                         goto out;
 146                 }
 147
 148                 /* New driver overlaps from the right.  */
 149                 if (new_min <= old_max && new_min >= old_min) {
 150                         ret = -EBUSY;
 151                         goto out;
 152                 }
 153         }
 154
 155         cd->next = *cp;
 156         *cp = cd;
 157         mutex_unlock(&chrdevs_lock);
 158         return cd;
 159 out:
 160         mutex_unlock(&chrdevs_lock);
 161         kfree(cd);
 162         return ERR_PTR(ret);
 163 }
 164
 165 static struct char_device_struct *
 166 __unregister_chrdev_region(unsigned major, unsigned baseminor, int minorct)
 167 {
 168         struct char_device_struct *cd = NULL, **cp;
 169         int i = major_to_index(major);
 170
 171         mutex_lock(&chrdevs_lock);
 172         for (cp = &chrdevs[i]; *cp; cp = &(*cp)->next)
 173                 if ((*cp)->major == major &&
 174                     (*cp)->baseminor == baseminor &&
 175                     (*cp)->minorct == minorct)
 176                         break;
 177         if (*cp) {
 178                 cd = *cp;
 179                 *cp = cd->next;
 180         }
 181         mutex_unlock(&chrdevs_lock);
 182         return cd;
 183 }
 184
 185 /**
 186  * register_chrdev_region() - register a range of device numbers
 187  * @from: the first in the desired range of device numbers; must include
 188  *        the major number.
 189  * @count: the number of consecutive device numbers required
 190  * @name: the name of the device or driver.
 191  *
 192  * Return value is zero on success, a negative error code on failure.
 193  */
 194 int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
 195 {
 196         struct char_device_struct *cd;
 197         dev_t to = from + count;
 198         dev_t n, next;
 199
 200         for (n = from; n < to; n = next) {
 201                 next = MKDEV(MAJOR(n)+1, 0);
 202                 if (next > to)
 203                         next = to;
 204                 cd = __register_chrdev_region(MAJOR(n), MINOR(n),
 205                                next - n, name);
 206                 if (IS_ERR(cd))
 207                         goto fail;
 208         }
 209         return 0;
 210 fail:
 211         to = n;
 212         for (n = from; n < to; n = next) {
 213                 next = MKDEV(MAJOR(n)+1, 0);
 214                 kfree(__unregister_chrdev_region(MAJOR(n), MINOR(n), next - n));
 215         }
 216         return PTR_ERR(cd);
 217 }
 218
 219 /**
 220  * alloc_chrdev_region() - register a range of char device numbers
 221  * @dev: output parameter for first assigned number
 222  * @baseminor: first of the requested range of minor numbers
 223  * @count: the number of minor numbers required
 224  * @name: the name of the associated device or driver
 225  *
 226  * Allocates a range of char device numbers.  The major number will be
 227  * chosen dynamically, and returned (along with the first minor number)
 228  * in @dev.  Returns zero or a negative error code.
 229  */
 230 int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,
 231                         const char *name)
 232 {
 233         struct char_device_struct *cd;
 234         cd = __register_chrdev_region(0, baseminor, count, name);
 235         if (IS_ERR(cd))
 236                 return PTR_ERR(cd);
 237         *dev = MKDEV(cd->major, cd->baseminor);
 238         return 0;
 239 }
 240
 241 /**
 242  * __register_chrdev() - create and register a cdev occupying a range of minors
 243  * @major: major device number or 0 for dynamic allocation
 244  * @baseminor: first of the requested range of minor numbers
 245  * @count: the number of minor numbers required
 246  * @name: name of this range of devices
 247  * @fops: file operations associated with this devices
 248  *
 249  * If @major == 0 this functions will dynamically allocate a major and return
 250  * its number.
 251  *
 252  * If @major > 0 this function will attempt to reserve a device with the given
 253  * major number and will return zero on success.
 254  *
 255  * Returns a -ve errno on failure.
 256  *
 257  * The name of this device has nothing to do with the name of the device in
 258  * /dev. It only helps to keep track of the different owners of devices. If
 259  * your module name has only one type of devices it's ok to use e.g. the name
 260  * of the module here.
 261  */
 262 int __register_chrdev(unsigned int major, unsigned int baseminor,
 263                       unsigned int count, const char *name,
 264                       const struct file_operations *fops)
 265 {
 266         struct char_device_struct *cd;
 267         struct cdev *cdev;
 268         int err = -ENOMEM;
 269
 270         cd = __register_chrdev_region(major, baseminor, count, name);
 271         if (IS_ERR(cd))
 272                 return PTR_ERR(cd);
 273
 274         cdev = cdev_alloc();
 275         if (!cdev)
 276                 goto out2;
 277
 278         cdev->owner = fops->owner;
 279         cdev->ops = fops;
 280         kobject_set_name(&cdev->kobj, "%s", name);
 281
 282         err = cdev_add(cdev, MKDEV(cd->major, baseminor), count);
 283         if (err)
 284                 goto out;
 285
 286         cd->cdev = cdev;
 287
 288         return major ? 0 : cd->major;
 289 out:
 290         kobject_put(&cdev->kobj);
 291 out2:
 292         kfree(__unregister_chrdev_region(cd->major, baseminor, count));
 293         return err;
 294 }
 295
 296 /**
 297  * unregister_chrdev_region() - return a range of device numbers
 298  * @from: the first in the range of numbers to unregister
 299  * @count: the number of device numbers to unregister
 300  *
 301  * This function will unregister a range of @count device numbers,
 302  * starting with @from.  The caller should normally be the one who
 303  * allocated those numbers in the first place...
 304  */
 305 void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)
 306 {
 307         dev_t to = from + count;
 308         dev_t n, next;
 309
 310         for (n = from; n < to; n = next) {
 311                 next = MKDEV(MAJOR(n)+1, 0);
 312                 if (next > to)
 313                         next = to;
 314                 kfree(__unregister_chrdev_region(MAJOR(n), MINOR(n), next - n));
 315         }
 316 }
 317
 318 /**
 319  * __unregister_chrdev - unregister and destroy a cdev
 320  * @major: major device number
 321  * @baseminor: first of the range of minor numbers
 322  * @count: the number of minor numbers this cdev is occupying
 323  * @name: name of this range of devices
 324  *
 325  * Unregister and destroy the cdev occupying the region described by
 326  * @major, @baseminor and @count.  This function undoes what
 327  * __register_chrdev() did.
 328  */
 329 void __unregister_chrdev(unsigned int major, unsigned int baseminor,
 330                          unsigned int count, const char *name)
 331 {
 332         struct char_device_struct *cd;
 333
 334         cd = __unregister_chrdev_region(major, baseminor, count);
 335         if (cd && cd->cdev)
 336                 cdev_del(cd->cdev);
 337         kfree(cd);
 338 }
 339
 340 static DEFINE_SPINLOCK(cdev_lock);
 341
 342 static struct kobject *cdev_get(struct cdev *p)
 343 {
 344         struct module *owner = p->owner;
 345         struct kobject *kobj;
 346
 347         if (owner && !try_module_get(owner))
 348                 return NULL;
 349         kobj = kobject_get(&p->kobj);
 350         if (!kobj)
 351                 module_put(owner);
 352         return kobj;
 353 }
 354
 355 void cdev_put(struct cdev *p)
 356 {
 357         if (p) {
 358                 struct module *owner = p->owner;
 359                 kobject_put(&p->kobj);
 360                 module_put(owner);
 361         }
 362 }
 363
 364 /*
 365  * Called every time a character special file is opened
 366  */
 367 static int chrdev_open(struct inode *inode, struct file *filp)
 368 {
 369         struct cdev *p;
 370         struct cdev *new = NULL;
 371         int ret = 0;
 372
 373         spin_lock(&cdev_lock);
 374         p = inode->i_cdev;
 375         if (!p) {
 376                 struct kobject *kobj;
 377                 int idx;
 378                 spin_unlock(&cdev_lock);
 379                 kobj = kobj_lookup(cdev_map, inode->i_rdev, &idx);
 380                 if (!kobj)
 381                         return -ENXIO;
 382                 new = container_of(kobj, struct cdev, kobj);
 383                 spin_lock(&cdev_lock);
 384                 /* Check i_cdev again in case somebody beat us to it while
 385                    we dropped the lock. */
 386                 p = inode->i_cdev;
 387                 if (!p) {
 388                         inode->i_cdev = p = new;
 389                         list_add(&inode->i_devices, &p->list);
 390                         new = NULL;
 391                 } else if (!cdev_get(p))
 392                         ret = -ENXIO;
 393         } else if (!cdev_get(p))
 394                 ret = -ENXIO;
 395         spin_unlock(&cdev_lock);
 396         cdev_put(new);
 397         if (ret)
 398                 return ret;
 399
 400         ret = -ENXIO;
 401         filp->f_op = fops_get(p->ops);
 402         if (!filp->f_op)
 403                 goto out_cdev_put;
 404
 405         if (filp->f_op->open) {
 406                 ret = filp->f_op->open(inode,filp);
 407                 if (ret)
 408                         goto out_cdev_put;
 409         }
 410
 411         return 0;
 412
 413  out_cdev_put:
 414         cdev_put(p);
 415         return ret;
 416 }
 417
 418 int cdev_index(struct inode *inode)
 419 {
 420         int idx;
 421         struct kobject *kobj;
 422
 423         kobj = kobj_lookup(cdev_map, inode->i_rdev, &idx);
 424         if (!kobj)
 425                 return -1;
 426         kobject_put(kobj);
 427         return idx;
 428 }
 429
 430 void cd_forget(struct inode *inode)
 431 {
 432         spin_lock(&cdev_lock);
 433         list_del_init(&inode->i_devices);
 434         inode->i_cdev = NULL;
 435         spin_unlock(&cdev_lock);
 436 }
 437
 438 static void cdev_purge(struct cdev *cdev)
 439 {
 440         spin_lock(&cdev_lock);
 441         while (!list_empty(&cdev->list)) {
 442                 struct inode *inode;
 443                 inode = container_of(cdev->list.next, struct inode, i_devices);
 444                 list_del_init(&inode->i_devices);
 445                 inode->i_cdev = NULL;
 446         }
 447         spin_unlock(&cdev_lock);
 448 }
 449
 450 /*
 451  * Dummy default file-operations: the only thing this does
 452  * is contain the open that then fills in the correct operations
 453  * depending on the special file...
 454  */
 455 const struct file_operations def_chr_fops = {
 456         .open = chrdev_open,
 457         .llseek = noop_llseek,
 458 };
 459
 460 static struct kobject *exact_match(dev_t dev, int *part, void *data)
 461 {
 462         struct cdev *p = data;
 463         return &p->kobj;
 464 }
 465
 466 static int exact_lock(dev_t dev, void *data)
 467 {
 468         struct cdev *p = data;
 469         return cdev_get(p) ? 0 : -1;
 470 }
 471
 472 /**
 473  * cdev_add() - add a char device to the system
 474  * @p: the cdev structure for the device
 475  * @dev: the first device number for which this device is responsible
 476  * @count: the number of consecutive minor numbers corresponding to this
 477  *         device
 478  *
 479  * cdev_add() adds the device represented by @p to the system, making it
 480  * live immediately.  A negative error code is returned on failure.
 481  */
 482 int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
 483 {
 484         p->dev = dev;
 485         p->count = count;
 486         return kobj_map(cdev_map, dev, count, NULL, exact_match, exact_lock, p);
 487 }
 488
 489 static void cdev_unmap(dev_t dev, unsigned count)
 490 {
 491         kobj_unmap(cdev_map, dev, count);
 492 }
 493
 494 /**
 495  * cdev_del() - remove a cdev from the system
 496  * @p: the cdev structure to be removed
 497  *
 498  * cdev_del() removes @p from the system, possibly freeing the structure
 499  * itself.
 500  */
 501 void cdev_del(struct cdev *p)
 502 {
 503         cdev_unmap(p->dev, p->count);
 504         kobject_put(&p->kobj);
 505 }
 506
 507
 508 static void cdev_default_release(struct kobject *kobj)
 509 {
 510         struct cdev *p = container_of(kobj, struct cdev, kobj);
 511         cdev_purge(p);
 512 }
 513
 514 static void cdev_dynamic_release(struct kobject *kobj)
 515 {
 516         struct cdev *p = container_of(kobj, struct cdev, kobj);
 517         cdev_purge(p);
 518         kfree(p);
 519 }
 520
 521 static struct kobj_type ktype_cdev_default = {
 522         .release        = cdev_default_release,
 523 };
 524
 525 static struct kobj_type ktype_cdev_dynamic = {
 526         .release        = cdev_dynamic_release,
 527 };
 528
 529 /**
 530  * cdev_alloc() - allocate a cdev structure
 531  *
 532  * Allocates and returns a cdev structure, or NULL on failure.
 533  */
 534 struct cdev *cdev_alloc(void)
 535 {
 536         struct cdev *p = kzalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL);
 537         if (p) {
 538                 INIT_LIST_HEAD(&p->list);
 539                 kobject_init(&p->kobj, &ktype_cdev_dynamic);
 540         }
 541         return p;
 542 }
 543
 544 /**
 545  * cdev_init() - initialize a cdev structure
 546  * @cdev: the structure to initialize
 547  * @fops: the file_operations for this device
 548  *
 549  * Initializes @cdev, remembering @fops, making it ready to add to the
 550  * system with cdev_add().
 551  */
 552 void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
 553 {
 554         memset(cdev, 0, sizeof *cdev);
 555         INIT_LIST_HEAD(&cdev->list);
 556         kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default);
 557         cdev->ops = fops;
 558 }
 559
 560 static struct kobject *base_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
 561 {
 562         if (request_module("char-major-%d-%d", MAJOR(dev), MINOR(dev)) > 0)
 563                 /* Make old-style 2.4 aliases work */
 564                 request_module("char-major-%d", MAJOR(dev));
 565         return NULL;
 566 }
 567
 568 void __init chrdev_init(void)
 569 {
 570         cdev_map = kobj_map_init(base_probe, &chrdevs_lock);
 571         bdi_init(&directly_mappable_cdev_bdi);
 572 }
 573
 574
 575 /* Let modules do char dev stuff */
 576 EXPORT_SYMBOL(register_chrdev_region);
 577 EXPORT_SYMBOL(unregister_chrdev_region);
 578 EXPORT_SYMBOL(alloc_chrdev_region);
 579 EXPORT_SYMBOL(cdev_init);
 580 EXPORT_SYMBOL(cdev_alloc);
 581 EXPORT_SYMBOL(cdev_del);
 582 EXPORT_SYMBOL(cdev_add);
 583 EXPORT_SYMBOL(cdev_index);
 584 EXPORT_SYMBOL(__register_chrdev);
 585 EXPORT_SYMBOL(__unregister_chrdev);
 586 EXPORT_SYMBOL(directly_mappable_cdev_bdi);