fs/zonefs/super.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Simple file system for zoned block devices exposing zones as files.
   4  *
   5  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
   6  */
   7 #include <linux/module.h>
   8 #include <linux/pagemap.h>
   9 #include <linux/magic.h>
  10 #include <linux/iomap.h>
  11 #include <linux/init.h>
  12 #include <linux/slab.h>
  13 #include <linux/blkdev.h>
  14 #include <linux/statfs.h>
  15 #include <linux/writeback.h>
  16 #include <linux/quotaops.h>
  17 #include <linux/seq_file.h>
  18 #include <linux/parser.h>
  19 #include <linux/uio.h>
  20 #include <linux/mman.h>
  21 #include <linux/sched/mm.h>
  22 #include <linux/crc32.h>
  23 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
  24
  25 #include "zonefs.h"
  26
  27 #define CREATE_TRACE_POINTS
  28 #include "trace.h"
  29
  30 static inline int zonefs_zone_mgmt(struct inode *inode,
  31                                    enum req_opf op)
  32 {
  33         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  34         int ret;
  35
  36         lockdep_assert_held(&zi->i_truncate_mutex);
  37
  38         trace_zonefs_zone_mgmt(inode, op);
  39         ret = blkdev_zone_mgmt(inode->i_sb->s_bdev, op, zi->i_zsector,
  40                                zi->i_zone_size >> SECTOR_SHIFT, GFP_NOFS);
  41         if (ret) {
  42                 zonefs_err(inode->i_sb,
  43                            "Zone management operation %s at %llu failed %d\n",
  44                            blk_op_str(op), zi->i_zsector, ret);
  45                 return ret;
  46         }
  47
  48         return 0;
  49 }
  50
  51 static inline void zonefs_i_size_write(struct inode *inode, loff_t isize)
  52 {
  53         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  54
  55         i_size_write(inode, isize);
  56         /*
  57          * A full zone is no longer open/active and does not need
  58          * explicit closing.
  59          */
  60         if (isize >= zi->i_max_size)
  61                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
  62 }
  63
  64 static int zonefs_iomap_begin(struct inode *inode, loff_t offset, loff_t length,
  65                               unsigned int flags, struct iomap *iomap,
  66                               struct iomap *srcmap)
  67 {
  68         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  69         struct super_block *sb = inode->i_sb;
  70         loff_t isize;
  71
  72         /* All I/Os should always be within the file maximum size */
  73         if (WARN_ON_ONCE(offset + length > zi->i_max_size))
  74                 return -EIO;
  75
  76         /*
  77          * Sequential zones can only accept direct writes. This is already
  78          * checked when writes are issued, so warn if we see a page writeback
  79          * operation.
  80          */
  81         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
  82                          (flags & IOMAP_WRITE) && !(flags & IOMAP_DIRECT)))
  83                 return -EIO;
  84
  85         /*
  86          * For conventional zones, all blocks are always mapped. For sequential
  87          * zones, all blocks after always mapped below the inode size (zone
  88          * write pointer) and unwriten beyond.
  89          */
  90         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
  91         isize = i_size_read(inode);
  92         if (offset >= isize)
  93                 iomap->type = IOMAP_UNWRITTEN;
  94         else
  95                 iomap->type = IOMAP_MAPPED;
  96         if (flags & IOMAP_WRITE)
  97                 length = zi->i_max_size - offset;
  98         else
  99                 length = min(length, isize - offset);
 100         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 101
 102         iomap->offset = ALIGN_DOWN(offset, sb->s_blocksize);
 103         iomap->length = ALIGN(offset + length, sb->s_blocksize) - iomap->offset;
 104         iomap->bdev = inode->i_sb->s_bdev;
 105         iomap->addr = (zi->i_zsector << SECTOR_SHIFT) + iomap->offset;
 106
 107         trace_zonefs_iomap_begin(inode, iomap);
 108
 109         return 0;
 110 }
 111
 112 static const struct iomap_ops zonefs_iomap_ops = {
 113         .iomap_begin    = zonefs_iomap_begin,
 114 };
 115
 116 static int zonefs_readpage(struct file *unused, struct page *page)
 117 {
 118         return iomap_readpage(page, &zonefs_iomap_ops);
 119 }
 120
 121 static void zonefs_readahead(struct readahead_control *rac)
 122 {
 123         iomap_readahead(rac, &zonefs_iomap_ops);
 124 }
 125
 126 /*
 127  * Map blocks for page writeback. This is used only on conventional zone files,
 128  * which implies that the page range can only be within the fixed inode size.
 129  */
 130 static int zonefs_map_blocks(struct iomap_writepage_ctx *wpc,
 131                              struct inode *inode, loff_t offset)
 132 {
 133         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 134
 135         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
 136                 return -EIO;
 137         if (WARN_ON_ONCE(offset >= i_size_read(inode)))
 138                 return -EIO;
 139
 140         /* If the mapping is already OK, nothing needs to be done */
 141         if (offset >= wpc->iomap.offset &&
 142             offset < wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length)
 143                 return 0;
 144
 145         return zonefs_iomap_begin(inode, offset, zi->i_max_size - offset,
 146                                   IOMAP_WRITE, &wpc->iomap, NULL);
 147 }
 148
 149 static const struct iomap_writeback_ops zonefs_writeback_ops = {
 150         .map_blocks             = zonefs_map_blocks,
 151 };
 152
 153 static int zonefs_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 154 {
 155         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
 156
 157         return iomap_writepage(page, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
 158 }
 159
 160 static int zonefs_writepages(struct address_space *mapping,
 161                              struct writeback_control *wbc)
 162 {
 163         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
 164
 165         return iomap_writepages(mapping, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
 166 }
 167
 168 static int zonefs_swap_activate(struct swap_info_struct *sis,
 169                                 struct file *swap_file, sector_t *span)
 170 {
 171         struct inode *inode = file_inode(swap_file);
 172         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 173
 174         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV) {
 175                 zonefs_err(inode->i_sb,
 176                            "swap file: not a conventional zone file\n");
 177                 return -EINVAL;
 178         }
 179
 180         return iomap_swapfile_activate(sis, swap_file, span, &zonefs_iomap_ops);
 181 }
 182
 183 static const struct address_space_operations zonefs_file_aops = {
 184         .readpage               = zonefs_readpage,
 185         .readahead              = zonefs_readahead,
 186         .writepage              = zonefs_writepage,
 187         .writepages             = zonefs_writepages,
 188         .dirty_folio            = filemap_dirty_folio,
 189         .releasepage            = iomap_releasepage,
 190         .invalidate_folio       = iomap_invalidate_folio,
 191         .migratepage            = iomap_migrate_page,
 192         .is_partially_uptodate  = iomap_is_partially_uptodate,
 193         .error_remove_page      = generic_error_remove_page,
 194         .direct_IO              = noop_direct_IO,
 195         .swap_activate          = zonefs_swap_activate,
 196 };
 197
 198 static void zonefs_update_stats(struct inode *inode, loff_t new_isize)
 199 {
 200         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 201         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 202         loff_t old_isize = i_size_read(inode);
 203         loff_t nr_blocks;
 204
 205         if (new_isize == old_isize)
 206                 return;
 207
 208         spin_lock(&sbi->s_lock);
 209
 210         /*
 211          * This may be called for an update after an IO error.
 212          * So beware of the values seen.
 213          */
 214         if (new_isize < old_isize) {
 215                 nr_blocks = (old_isize - new_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
 216                 if (sbi->s_used_blocks > nr_blocks)
 217                         sbi->s_used_blocks -= nr_blocks;
 218                 else
 219                         sbi->s_used_blocks = 0;
 220         } else {
 221                 sbi->s_used_blocks +=
 222                         (new_isize - old_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
 223                 if (sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks)
 224                         sbi->s_used_blocks = sbi->s_blocks;
 225         }
 226
 227         spin_unlock(&sbi->s_lock);
 228 }
 229
 230 /*
 231  * Check a zone condition and adjust its file inode access permissions for
 232  * offline and readonly zones. Return the inode size corresponding to the
 233  * amount of readable data in the zone.
 234  */
 235 static loff_t zonefs_check_zone_condition(struct inode *inode,
 236                                           struct blk_zone *zone, bool warn,
 237                                           bool mount)
 238 {
 239         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 240
 241         switch (zone->cond) {
 242         case BLK_ZONE_COND_OFFLINE:
 243                 /*
 244                  * Dead zone: make the inode immutable, disable all accesses
 245                  * and set the file size to 0 (zone wp set to zone start).
 246                  */
 247                 if (warn)
 248                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: offline zone\n",
 249                                     inode->i_ino);
 250                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
 251                 inode->i_mode &= ~0777;
 252                 zone->wp = zone->start;
 253                 return 0;
 254         case BLK_ZONE_COND_READONLY:
 255                 /*
 256                  * The write pointer of read-only zones is invalid. If such a
 257                  * zone is found during mount, the file size cannot be retrieved
 258                  * so we treat the zone as offline (mount == true case).
 259                  * Otherwise, keep the file size as it was when last updated
 260                  * so that the user can recover data. In both cases, writes are
 261                  * always disabled for the zone.
 262                  */
 263                 if (warn)
 264                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: read-only zone\n",
 265                                     inode->i_ino);
 266                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
 267                 if (mount) {
 268                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
 269                         inode->i_mode &= ~0777;
 270                         zone->wp = zone->start;
 271                         return 0;
 272                 }
 273                 inode->i_mode &= ~0222;
 274                 return i_size_read(inode);
 275         case BLK_ZONE_COND_FULL:
 276                 /* The write pointer of full zones is invalid. */
 277                 return zi->i_max_size;
 278         default:
 279                 if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 280                         return zi->i_max_size;
 281                 return (zone->wp - zone->start) << SECTOR_SHIFT;
 282         }
 283 }
 284
 285 struct zonefs_ioerr_data {
 286         struct inode    *inode;
 287         bool            write;
 288 };
 289
 290 static int zonefs_io_error_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
 291                               void *data)
 292 {
 293         struct zonefs_ioerr_data *err = data;
 294         struct inode *inode = err->inode;
 295         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 296         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 297         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 298         loff_t isize, data_size;
 299
 300         /*
 301          * Check the zone condition: if the zone is not "bad" (offline or
 302          * read-only), read errors are simply signaled to the IO issuer as long
 303          * as there is no inconsistency between the inode size and the amount of
 304          * data writen in the zone (data_size).
 305          */
 306         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, false);
 307         isize = i_size_read(inode);
 308         if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE &&
 309             zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY &&
 310             !err->write && isize == data_size)
 311                 return 0;
 312
 313         /*
 314          * At this point, we detected either a bad zone or an inconsistency
 315          * between the inode size and the amount of data written in the zone.
 316          * For the latter case, the cause may be a write IO error or an external
 317          * action on the device. Two error patterns exist:
 318          * 1) The inode size is lower than the amount of data in the zone:
 319          *    a write operation partially failed and data was writen at the end
 320          *    of the file. This can happen in the case of a large direct IO
 321          *    needing several BIOs and/or write requests to be processed.
 322          * 2) The inode size is larger than the amount of data in the zone:
 323          *    this can happen with a deferred write error with the use of the
 324          *    device side write cache after getting successful write IO
 325          *    completions. Other possibilities are (a) an external corruption,
 326          *    e.g. an application reset the zone directly, or (b) the device
 327          *    has a serious problem (e.g. firmware bug).
 328          *
 329          * In all cases, warn about inode size inconsistency and handle the
 330          * IO error according to the zone condition and to the mount options.
 331          */
 332         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && isize != data_size)
 333                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: invalid size %lld (should be %lld)\n",
 334                             inode->i_ino, isize, data_size);
 335
 336         /*
 337          * First handle bad zones signaled by hardware. The mount options
 338          * errors=zone-ro and errors=zone-offline result in changing the
 339          * zone condition to read-only and offline respectively, as if the
 340          * condition was signaled by the hardware.
 341          */
 342         if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
 343             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL) {
 344                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: read/write access disabled\n",
 345                             inode->i_ino);
 346                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
 347                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
 348                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
 349                                                                 false, false);
 350                 }
 351         } else if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY ||
 352                    sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO) {
 353                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: write access disabled\n",
 354                             inode->i_ino);
 355                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY) {
 356                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
 357                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
 358                                                                 false, false);
 359                 }
 360         }
 361
 362         /*
 363          * If the filesystem is mounted with the explicit-open mount option, we
 364          * need to clear the ZONEFS_ZONE_OPEN flag if the zone transitioned to
 365          * the read-only or offline condition, to avoid attempting an explicit
 366          * close of the zone when the inode file is closed.
 367          */
 368         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) &&
 369             (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
 370              zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY))
 371                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
 372
 373         /*
 374          * If error=remount-ro was specified, any error result in remounting
 375          * the volume as read-only.
 376          */
 377         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO) && !sb_rdonly(sb)) {
 378                 zonefs_warn(sb, "remounting filesystem read-only\n");
 379                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
 380         }
 381
 382         /*
 383          * Update block usage stats and the inode size  to prevent access to
 384          * invalid data.
 385          */
 386         zonefs_update_stats(inode, data_size);
 387         zonefs_i_size_write(inode, data_size);
 388         zi->i_wpoffset = data_size;
 389
 390         return 0;
 391 }
 392
 393 /*
 394  * When an file IO error occurs, check the file zone to see if there is a change
 395  * in the zone condition (e.g. offline or read-only). For a failed write to a
 396  * sequential zone, the zone write pointer position must also be checked to
 397  * eventually correct the file size and zonefs inode write pointer offset
 398  * (which can be out of sync with the drive due to partial write failures).
 399  */
 400 static void __zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
 401 {
 402         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 403         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 404         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 405         unsigned int noio_flag;
 406         unsigned int nr_zones =
 407                 zi->i_zone_size >> (sbi->s_zone_sectors_shift + SECTOR_SHIFT);
 408         struct zonefs_ioerr_data err = {
 409                 .inode = inode,
 410                 .write = write,
 411         };
 412         int ret;
 413
 414         /*
 415          * Memory allocations in blkdev_report_zones() can trigger a memory
 416          * reclaim which may in turn cause a recursion into zonefs as well as
 417          * struct request allocations for the same device. The former case may
 418          * end up in a deadlock on the inode truncate mutex, while the latter
 419          * may prevent IO forward progress. Executing the report zones under
 420          * the GFP_NOIO context avoids both problems.
 421          */
 422         noio_flag = memalloc_noio_save();
 423         ret = blkdev_report_zones(sb->s_bdev, zi->i_zsector, nr_zones,
 424                                   zonefs_io_error_cb, &err);
 425         if (ret != nr_zones)
 426                 zonefs_err(sb, "Get inode %lu zone information failed %d\n",
 427                            inode->i_ino, ret);
 428         memalloc_noio_restore(noio_flag);
 429 }
 430
 431 static void zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
 432 {
 433         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 434
 435         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 436         __zonefs_io_error(inode, write);
 437         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 438 }
 439
 440 static int zonefs_file_truncate(struct inode *inode, loff_t isize)
 441 {
 442         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 443         loff_t old_isize;
 444         enum req_opf op;
 445         int ret = 0;
 446
 447         /*
 448          * Only sequential zone files can be truncated and truncation is allowed
 449          * only down to a 0 size, which is equivalent to a zone reset, and to
 450          * the maximum file size, which is equivalent to a zone finish.
 451          */
 452         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
 453                 return -EPERM;
 454
 455         if (!isize)
 456                 op = REQ_OP_ZONE_RESET;
 457         else if (isize == zi->i_max_size)
 458                 op = REQ_OP_ZONE_FINISH;
 459         else
 460                 return -EPERM;
 461
 462         inode_dio_wait(inode);
 463
 464         /* Serialize against page faults */
 465         filemap_invalidate_lock(inode->i_mapping);
 466
 467         /* Serialize against zonefs_iomap_begin() */
 468         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 469
 470         old_isize = i_size_read(inode);
 471         if (isize == old_isize)
 472                 goto unlock;
 473
 474         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, op);
 475         if (ret)
 476                 goto unlock;
 477
 478         /*
 479          * If the mount option ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN is set,
 480          * take care of open zones.
 481          */
 482         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN) {
 483                 /*
 484                  * Truncating a zone to EMPTY or FULL is the equivalent of
 485                  * closing the zone. For a truncation to 0, we need to
 486                  * re-open the zone to ensure new writes can be processed.
 487                  * For a truncation to the maximum file size, the zone is
 488                  * closed and writes cannot be accepted anymore, so clear
 489                  * the open flag.
 490                  */
 491                 if (!isize)
 492                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
 493                 else
 494                         zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
 495         }
 496
 497         zonefs_update_stats(inode, isize);
 498         truncate_setsize(inode, isize);
 499         zi->i_wpoffset = isize;
 500
 501 unlock:
 502         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 503         filemap_invalidate_unlock(inode->i_mapping);
 504
 505         return ret;
 506 }
 507
 508 static int zonefs_inode_setattr(struct user_namespace *mnt_userns,
 509                                 struct dentry *dentry, struct iattr *iattr)
 510 {
 511         struct inode *inode = d_inode(dentry);
 512         int ret;
 513
 514         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 515                 return -EPERM;
 516
 517         ret = setattr_prepare(&init_user_ns, dentry, iattr);
 518         if (ret)
 519                 return ret;
 520
 521         /*
 522          * Since files and directories cannot be created nor deleted, do not
 523          * allow setting any write attributes on the sub-directories grouping
 524          * files by zone type.
 525          */
 526         if ((iattr->ia_valid & ATTR_MODE) && S_ISDIR(inode->i_mode) &&
 527             (iattr->ia_mode & 0222))
 528                 return -EPERM;
 529
 530         if (((iattr->ia_valid & ATTR_UID) &&
 531              !uid_eq(iattr->ia_uid, inode->i_uid)) ||
 532             ((iattr->ia_valid & ATTR_GID) &&
 533              !gid_eq(iattr->ia_gid, inode->i_gid))) {
 534                 ret = dquot_transfer(inode, iattr);
 535                 if (ret)
 536                         return ret;
 537         }
 538
 539         if (iattr->ia_valid & ATTR_SIZE) {
 540                 ret = zonefs_file_truncate(inode, iattr->ia_size);
 541                 if (ret)
 542                         return ret;
 543         }
 544
 545         setattr_copy(&init_user_ns, inode, iattr);
 546
 547         return 0;
 548 }
 549
 550 static const struct inode_operations zonefs_file_inode_operations = {
 551         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
 552 };
 553
 554 static int zonefs_file_fsync(struct file *file, loff_t start, loff_t end,
 555                              int datasync)
 556 {
 557         struct inode *inode = file_inode(file);
 558         int ret = 0;
 559
 560         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 561                 return -EPERM;
 562
 563         /*
 564          * Since only direct writes are allowed in sequential files, page cache
 565          * flush is needed only for conventional zone files.
 566          */
 567         if (ZONEFS_I(inode)->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 568                 ret = file_write_and_wait_range(file, start, end);
 569         if (!ret)
 570                 ret = blkdev_issue_flush(inode->i_sb->s_bdev);
 571
 572         if (ret)
 573                 zonefs_io_error(inode, true);
 574
 575         return ret;
 576 }
 577
 578 static vm_fault_t zonefs_filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
 579 {
 580         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
 581         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 582         vm_fault_t ret;
 583
 584         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 585                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 586
 587         /*
 588          * Sanity check: only conventional zone files can have shared
 589          * writeable mappings.
 590          */
 591         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
 592                 return VM_FAULT_NOPAGE;
 593
 594         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
 595         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
 596
 597         /* Serialize against truncates */
 598         filemap_invalidate_lock_shared(inode->i_mapping);
 599         ret = iomap_page_mkwrite(vmf, &zonefs_iomap_ops);
 600         filemap_invalidate_unlock_shared(inode->i_mapping);
 601
 602         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
 603         return ret;
 604 }
 605
 606 static const struct vm_operations_struct zonefs_file_vm_ops = {
 607         .fault          = filemap_fault,
 608         .map_pages      = filemap_map_pages,
 609         .page_mkwrite   = zonefs_filemap_page_mkwrite,
 610 };
 611
 612 static int zonefs_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 613 {
 614         /*
 615          * Conventional zones accept random writes, so their files can support
 616          * shared writable mappings. For sequential zone files, only read
 617          * mappings are possible since there are no guarantees for write
 618          * ordering between msync() and page cache writeback.
 619          */
 620         if (ZONEFS_I(file_inode(file))->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
 621             (vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
 622                 return -EINVAL;
 623
 624         file_accessed(file);
 625         vma->vm_ops = &zonefs_file_vm_ops;
 626
 627         return 0;
 628 }
 629
 630 static loff_t zonefs_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 631 {
 632         loff_t isize = i_size_read(file_inode(file));
 633
 634         /*
 635          * Seeks are limited to below the zone size for conventional zones
 636          * and below the zone write pointer for sequential zones. In both
 637          * cases, this limit is the inode size.
 638          */
 639         return generic_file_llseek_size(file, offset, whence, isize, isize);
 640 }
 641
 642 static int zonefs_file_write_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
 643                                         int error, unsigned int flags)
 644 {
 645         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 646         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 647
 648         if (error) {
 649                 zonefs_io_error(inode, true);
 650                 return error;
 651         }
 652
 653         if (size && zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV) {
 654                 /*
 655                  * Note that we may be seeing completions out of order,
 656                  * but that is not a problem since a write completed
 657                  * successfully necessarily means that all preceding writes
 658                  * were also successful. So we can safely increase the inode
 659                  * size to the write end location.
 660                  */
 661                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 662                 if (i_size_read(inode) < iocb->ki_pos + size) {
 663                         zonefs_update_stats(inode, iocb->ki_pos + size);
 664                         zonefs_i_size_write(inode, iocb->ki_pos + size);
 665                 }
 666                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 667         }
 668
 669         return 0;
 670 }
 671
 672 static const struct iomap_dio_ops zonefs_write_dio_ops = {
 673         .end_io                 = zonefs_file_write_dio_end_io,
 674 };
 675
 676 static ssize_t zonefs_file_dio_append(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 677 {
 678         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 679         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 680         struct block_device *bdev = inode->i_sb->s_bdev;
 681         unsigned int max = bdev_max_zone_append_sectors(bdev);
 682         struct bio *bio;
 683         ssize_t size;
 684         int nr_pages;
 685         ssize_t ret;
 686
 687         max = ALIGN_DOWN(max << SECTOR_SHIFT, inode->i_sb->s_blocksize);
 688         iov_iter_truncate(from, max);
 689
 690         nr_pages = iov_iter_npages(from, BIO_MAX_VECS);
 691         if (!nr_pages)
 692                 return 0;
 693
 694         bio = bio_alloc(bdev, nr_pages,
 695                         REQ_OP_ZONE_APPEND | REQ_SYNC | REQ_IDLE, GFP_NOFS);
 696         bio->bi_iter.bi_sector = zi->i_zsector;
 697         bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 698         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
 699                 bio->bi_opf |= REQ_FUA;
 700
 701         ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, from);
 702         if (unlikely(ret))
 703                 goto out_release;
 704
 705         size = bio->bi_iter.bi_size;
 706         task_io_account_write(size);
 707
 708         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
 709                 bio_set_polled(bio, iocb);
 710
 711         ret = submit_bio_wait(bio);
 712
 713         zonefs_file_write_dio_end_io(iocb, size, ret, 0);
 714         trace_zonefs_file_dio_append(inode, size, ret);
 715
 716 out_release:
 717         bio_release_pages(bio, false);
 718         bio_put(bio);
 719
 720         if (ret >= 0) {
 721                 iocb->ki_pos += size;
 722                 return size;
 723         }
 724
 725         return ret;
 726 }
 727
 728 /*
 729  * Do not exceed the LFS limits nor the file zone size. If pos is under the
 730  * limit it becomes a short access. If it exceeds the limit, return -EFBIG.
 731  */
 732 static loff_t zonefs_write_check_limits(struct file *file, loff_t pos,
 733                                         loff_t count)
 734 {
 735         struct inode *inode = file_inode(file);
 736         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 737         loff_t limit = rlimit(RLIMIT_FSIZE);
 738         loff_t max_size = zi->i_max_size;
 739
 740         if (limit != RLIM_INFINITY) {
 741                 if (pos >= limit) {
 742                         send_sig(SIGXFSZ, current, 0);
 743                         return -EFBIG;
 744                 }
 745                 count = min(count, limit - pos);
 746         }
 747
 748         if (!(file->f_flags & O_LARGEFILE))
 749                 max_size = min_t(loff_t, MAX_NON_LFS, max_size);
 750
 751         if (unlikely(pos >= max_size))
 752                 return -EFBIG;
 753
 754         return min(count, max_size - pos);
 755 }
 756
 757 static ssize_t zonefs_write_checks(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 758 {
 759         struct file *file = iocb->ki_filp;
 760         struct inode *inode = file_inode(file);
 761         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 762         loff_t count;
 763
 764         if (IS_SWAPFILE(inode))
 765                 return -ETXTBSY;
 766
 767         if (!iov_iter_count(from))
 768                 return 0;
 769
 770         if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) && !(iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT))
 771                 return -EINVAL;
 772
 773         if (iocb->ki_flags & IOCB_APPEND) {
 774                 if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
 775                         return -EINVAL;
 776                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 777                 iocb->ki_pos = zi->i_wpoffset;
 778                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 779         }
 780
 781         count = zonefs_write_check_limits(file, iocb->ki_pos,
 782                                           iov_iter_count(from));
 783         if (count < 0)
 784                 return count;
 785
 786         iov_iter_truncate(from, count);
 787         return iov_iter_count(from);
 788 }
 789
 790 /*
 791  * Handle direct writes. For sequential zone files, this is the only possible
 792  * write path. For these files, check that the user is issuing writes
 793  * sequentially from the end of the file. This code assumes that the block layer
 794  * delivers write requests to the device in sequential order. This is always the
 795  * case if a block IO scheduler implementing the ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE
 796  * elevator feature is being used (e.g. mq-deadline). The block layer always
 797  * automatically select such an elevator for zoned block devices during the
 798  * device initialization.
 799  */
 800 static ssize_t zonefs_file_dio_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 801 {
 802         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 803         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 804         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 805         bool sync = is_sync_kiocb(iocb);
 806         bool append = false;
 807         ssize_t ret, count;
 808
 809         /*
 810          * For async direct IOs to sequential zone files, refuse IOCB_NOWAIT
 811          * as this can cause write reordering (e.g. the first aio gets EAGAIN
 812          * on the inode lock but the second goes through but is now unaligned).
 813          */
 814         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && !sync &&
 815             (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
 816                 return -EOPNOTSUPP;
 817
 818         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 819                 if (!inode_trylock(inode))
 820                         return -EAGAIN;
 821         } else {
 822                 inode_lock(inode);
 823         }
 824
 825         count = zonefs_write_checks(iocb, from);
 826         if (count <= 0) {
 827                 ret = count;
 828                 goto inode_unlock;
 829         }
 830
 831         if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
 832                 ret = -EINVAL;
 833                 goto inode_unlock;
 834         }
 835
 836         /* Enforce sequential writes (append only) in sequential zones */
 837         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ) {
 838                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 839                 if (iocb->ki_pos != zi->i_wpoffset) {
 840                         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 841                         ret = -EINVAL;
 842                         goto inode_unlock;
 843                 }
 844                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 845                 append = sync;
 846         }
 847
 848         if (append)
 849                 ret = zonefs_file_dio_append(iocb, from);
 850         else
 851                 ret = iomap_dio_rw(iocb, from, &zonefs_iomap_ops,
 852                                    &zonefs_write_dio_ops, 0, 0);
 853         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
 854             (ret > 0 || ret == -EIOCBQUEUED)) {
 855                 if (ret > 0)
 856                         count = ret;
 857                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 858                 zi->i_wpoffset += count;
 859                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 860         }
 861
 862 inode_unlock:
 863         inode_unlock(inode);
 864
 865         return ret;
 866 }
 867
 868 static ssize_t zonefs_file_buffered_write(struct kiocb *iocb,
 869                                           struct iov_iter *from)
 870 {
 871         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 872         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 873         ssize_t ret;
 874
 875         /*
 876          * Direct IO writes are mandatory for sequential zone files so that the
 877          * write IO issuing order is preserved.
 878          */
 879         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 880                 return -EIO;
 881
 882         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 883                 if (!inode_trylock(inode))
 884                         return -EAGAIN;
 885         } else {
 886                 inode_lock(inode);
 887         }
 888
 889         ret = zonefs_write_checks(iocb, from);
 890         if (ret <= 0)
 891                 goto inode_unlock;
 892
 893         ret = iomap_file_buffered_write(iocb, from, &zonefs_iomap_ops);
 894         if (ret > 0)
 895                 iocb->ki_pos += ret;
 896         else if (ret == -EIO)
 897                 zonefs_io_error(inode, true);
 898
 899 inode_unlock:
 900         inode_unlock(inode);
 901         if (ret > 0)
 902                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
 903
 904         return ret;
 905 }
 906
 907 static ssize_t zonefs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 908 {
 909         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 910
 911         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 912                 return -EPERM;
 913
 914         if (sb_rdonly(inode->i_sb))
 915                 return -EROFS;
 916
 917         /* Write operations beyond the zone size are not allowed */
 918         if (iocb->ki_pos >= ZONEFS_I(inode)->i_max_size)
 919                 return -EFBIG;
 920
 921         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 922                 ssize_t ret = zonefs_file_dio_write(iocb, from);
 923                 if (ret != -ENOTBLK)
 924                         return ret;
 925         }
 926
 927         return zonefs_file_buffered_write(iocb, from);
 928 }
 929
 930 static int zonefs_file_read_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
 931                                        int error, unsigned int flags)
 932 {
 933         if (error) {
 934                 zonefs_io_error(file_inode(iocb->ki_filp), false);
 935                 return error;
 936         }
 937
 938         return 0;
 939 }
 940
 941 static const struct iomap_dio_ops zonefs_read_dio_ops = {
 942         .end_io                 = zonefs_file_read_dio_end_io,
 943 };
 944
 945 static ssize_t zonefs_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
 946 {
 947         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 948         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 949         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 950         loff_t isize;
 951         ssize_t ret;
 952
 953         /* Offline zones cannot be read */
 954         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode) && !(inode->i_mode & 0777)))
 955                 return -EPERM;
 956
 957         if (iocb->ki_pos >= zi->i_max_size)
 958                 return 0;
 959
 960         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 961                 if (!inode_trylock_shared(inode))
 962                         return -EAGAIN;
 963         } else {
 964                 inode_lock_shared(inode);
 965         }
 966
 967         /* Limit read operations to written data */
 968         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 969         isize = i_size_read(inode);
 970         if (iocb->ki_pos >= isize) {
 971                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 972                 ret = 0;
 973                 goto inode_unlock;
 974         }
 975         iov_iter_truncate(to, isize - iocb->ki_pos);
 976         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 977
 978         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 979                 size_t count = iov_iter_count(to);
 980
 981                 if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
 982                         ret = -EINVAL;
 983                         goto inode_unlock;
 984                 }
 985                 file_accessed(iocb->ki_filp);
 986                 ret = iomap_dio_rw(iocb, to, &zonefs_iomap_ops,
 987                                    &zonefs_read_dio_ops, 0, 0);
 988         } else {
 989                 ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
 990                 if (ret == -EIO)
 991                         zonefs_io_error(inode, false);
 992         }
 993
 994 inode_unlock:
 995         inode_unlock_shared(inode);
 996
 997         return ret;
 998 }
 999
1000 static inline bool zonefs_file_use_exp_open(struct inode *inode, struct file *file)
1001 {
1002         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1003         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1004
1005         if (!(sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN))
1006                 return false;
1007
1008         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
1009                 return false;
1010
1011         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
1012                 return false;
1013
1014         return true;
1015 }
1016
1017 static int zonefs_open_zone(struct inode *inode)
1018 {
1019         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1020         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1021         int ret = 0;
1022
1023         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
1024
1025         if (!zi->i_wr_refcnt) {
1026                 if (atomic_inc_return(&sbi->s_open_zones) > sbi->s_max_open_zones) {
1027                         atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1028                         ret = -EBUSY;
1029                         goto unlock;
1030                 }
1031
1032                 if (i_size_read(inode) < zi->i_max_size) {
1033                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
1034                         if (ret) {
1035                                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1036                                 goto unlock;
1037                         }
1038                         zi->i_flags |= ZONEFS_ZONE_OPEN;
1039                 }
1040         }
1041
1042         zi->i_wr_refcnt++;
1043
1044 unlock:
1045         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
1046
1047         return ret;
1048 }
1049
1050 static int zonefs_file_open(struct inode *inode, struct file *file)
1051 {
1052         int ret;
1053
1054         ret = generic_file_open(inode, file);
1055         if (ret)
1056                 return ret;
1057
1058         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
1059                 return zonefs_open_zone(inode);
1060
1061         return 0;
1062 }
1063
1064 static void zonefs_close_zone(struct inode *inode)
1065 {
1066         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1067         int ret = 0;
1068
1069         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
1070         zi->i_wr_refcnt--;
1071         if (!zi->i_wr_refcnt) {
1072                 struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1073                 struct super_block *sb = inode->i_sb;
1074
1075                 /*
1076                  * If the file zone is full, it is not open anymore and we only
1077                  * need to decrement the open count.
1078                  */
1079                 if (!(zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN))
1080                         goto dec;
1081
1082                 ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_CLOSE);
1083                 if (ret) {
1084                         __zonefs_io_error(inode, false);
1085                         /*
1086                          * Leaving zones explicitly open may lead to a state
1087                          * where most zones cannot be written (zone resources
1088                          * exhausted). So take preventive action by remounting
1089                          * read-only.
1090                          */
1091                         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN &&
1092                             !(sb->s_flags & SB_RDONLY)) {
1093                                 zonefs_warn(sb, "closing zone failed, remounting filesystem read-only\n");
1094                                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
1095                         }
1096                 }
1097                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
1098 dec:
1099                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1100         }
1101         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
1102 }
1103
1104 static int zonefs_file_release(struct inode *inode, struct file *file)
1105 {
1106         /*
1107          * If we explicitly open a zone we must close it again as well, but the
1108          * zone management operation can fail (either due to an IO error or as
1109          * the zone has gone offline or read-only). Make sure we don't fail the
1110          * close(2) for user-space.
1111          */
1112         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
1113                 zonefs_close_zone(inode);
1114
1115         return 0;
1116 }
1117
1118 static const struct file_operations zonefs_file_operations = {
1119         .open           = zonefs_file_open,
1120         .release        = zonefs_file_release,
1121         .fsync          = zonefs_file_fsync,
1122         .mmap           = zonefs_file_mmap,
1123         .llseek         = zonefs_file_llseek,
1124         .read_iter      = zonefs_file_read_iter,
1125         .write_iter     = zonefs_file_write_iter,
1126         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1127         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1128         .iopoll         = iocb_bio_iopoll,
1129 };
1130
1131 static struct kmem_cache *zonefs_inode_cachep;
1132
1133 static struct inode *zonefs_alloc_inode(struct super_block *sb)
1134 {
1135         struct zonefs_inode_info *zi;
1136
1137         zi = alloc_inode_sb(sb, zonefs_inode_cachep, GFP_KERNEL);
1138         if (!zi)
1139                 return NULL;
1140
1141         inode_init_once(&zi->i_vnode);
1142         mutex_init(&zi->i_truncate_mutex);
1143         zi->i_wr_refcnt = 0;
1144
1145         return &zi->i_vnode;
1146 }
1147
1148 static void zonefs_free_inode(struct inode *inode)
1149 {
1150         kmem_cache_free(zonefs_inode_cachep, ZONEFS_I(inode));
1151 }
1152
1153 /*
1154  * File system stat.
1155  */
1156 static int zonefs_statfs(struct dentry *dentry, struct kstatfs *buf)
1157 {
1158         struct super_block *sb = dentry->d_sb;
1159         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1160         enum zonefs_ztype t;
1161
1162         buf->f_type = ZONEFS_MAGIC;
1163         buf->f_bsize = sb->s_blocksize;
1164         buf->f_namelen = ZONEFS_NAME_MAX;
1165
1166         spin_lock(&sbi->s_lock);
1167
1168         buf->f_blocks = sbi->s_blocks;
1169         if (WARN_ON(sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks))
1170                 buf->f_bfree = 0;
1171         else
1172                 buf->f_bfree = buf->f_blocks - sbi->s_used_blocks;
1173         buf->f_bavail = buf->f_bfree;
1174
1175         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1176                 if (sbi->s_nr_files[t])
1177                         buf->f_files += sbi->s_nr_files[t] + 1;
1178         }
1179         buf->f_ffree = 0;
1180
1181         spin_unlock(&sbi->s_lock);
1182
1183         buf->f_fsid = uuid_to_fsid(sbi->s_uuid.b);
1184
1185         return 0;
1186 }
1187
1188 enum {
1189         Opt_errors_ro, Opt_errors_zro, Opt_errors_zol, Opt_errors_repair,
1190         Opt_explicit_open, Opt_err,
1191 };
1192
1193 static const match_table_t tokens = {
1194         { Opt_errors_ro,        "errors=remount-ro"},
1195         { Opt_errors_zro,       "errors=zone-ro"},
1196         { Opt_errors_zol,       "errors=zone-offline"},
1197         { Opt_errors_repair,    "errors=repair"},
1198         { Opt_explicit_open,    "explicit-open" },
1199         { Opt_err,              NULL}
1200 };
1201
1202 static int zonefs_parse_options(struct super_block *sb, char *options)
1203 {
1204         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1205         substring_t args[MAX_OPT_ARGS];
1206         char *p;
1207
1208         if (!options)
1209                 return 0;
1210
1211         while ((p = strsep(&options, ",")) != NULL) {
1212                 int token;
1213
1214                 if (!*p)
1215                         continue;
1216
1217                 token = match_token(p, tokens, args);
1218                 switch (token) {
1219                 case Opt_errors_ro:
1220                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1221                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1222                         break;
1223                 case Opt_errors_zro:
1224                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1225                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO;
1226                         break;
1227                 case Opt_errors_zol:
1228                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1229                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL;
1230                         break;
1231                 case Opt_errors_repair:
1232                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1233                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR;
1234                         break;
1235                 case Opt_explicit_open:
1236                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1237                         break;
1238                 default:
1239                         return -EINVAL;
1240                 }
1241         }
1242
1243         return 0;
1244 }
1245
1246 static int zonefs_show_options(struct seq_file *seq, struct dentry *root)
1247 {
1248         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(root->d_sb);
1249
1250         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO)
1251                 seq_puts(seq, ",errors=remount-ro");
1252         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO)
1253                 seq_puts(seq, ",errors=zone-ro");
1254         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL)
1255                 seq_puts(seq, ",errors=zone-offline");
1256         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR)
1257                 seq_puts(seq, ",errors=repair");
1258
1259         return 0;
1260 }
1261
1262 static int zonefs_remount(struct super_block *sb, int *flags, char *data)
1263 {
1264         sync_filesystem(sb);
1265
1266         return zonefs_parse_options(sb, data);
1267 }
1268
1269 static const struct super_operations zonefs_sops = {
1270         .alloc_inode    = zonefs_alloc_inode,
1271         .free_inode     = zonefs_free_inode,
1272         .statfs         = zonefs_statfs,
1273         .remount_fs     = zonefs_remount,
1274         .show_options   = zonefs_show_options,
1275 };
1276
1277 static const struct inode_operations zonefs_dir_inode_operations = {
1278         .lookup         = simple_lookup,
1279         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
1280 };
1281
1282 static void zonefs_init_dir_inode(struct inode *parent, struct inode *inode,
1283                                   enum zonefs_ztype type)
1284 {
1285         struct super_block *sb = parent->i_sb;
1286
1287         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk) + type + 1;
1288         inode_init_owner(&init_user_ns, inode, parent, S_IFDIR | 0555);
1289         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1290         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1291         set_nlink(inode, 2);
1292         inc_nlink(parent);
1293 }
1294
1295 static void zonefs_init_file_inode(struct inode *inode, struct blk_zone *zone,
1296                                    enum zonefs_ztype type)
1297 {
1298         struct super_block *sb = inode->i_sb;
1299         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1300         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1301
1302         inode->i_ino = zone->start >> sbi->s_zone_sectors_shift;
1303         inode->i_mode = S_IFREG | sbi->s_perm;
1304
1305         zi->i_ztype = type;
1306         zi->i_zsector = zone->start;
1307         zi->i_zone_size = zone->len << SECTOR_SHIFT;
1308
1309         zi->i_max_size = min_t(loff_t, MAX_LFS_FILESIZE,
1310                                zone->capacity << SECTOR_SHIFT);
1311         zi->i_wpoffset = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, true);
1312
1313         inode->i_uid = sbi->s_uid;
1314         inode->i_gid = sbi->s_gid;
1315         inode->i_size = zi->i_wpoffset;
1316         inode->i_blocks = zi->i_max_size >> SECTOR_SHIFT;
1317
1318         inode->i_op = &zonefs_file_inode_operations;
1319         inode->i_fop = &zonefs_file_operations;
1320         inode->i_mapping->a_ops = &zonefs_file_aops;
1321
1322         sb->s_maxbytes = max(zi->i_max_size, sb->s_maxbytes);
1323         sbi->s_blocks += zi->i_max_size >> sb->s_blocksize_bits;
1324         sbi->s_used_blocks += zi->i_wpoffset >> sb->s_blocksize_bits;
1325 }
1326
1327 static struct dentry *zonefs_create_inode(struct dentry *parent,
1328                                         const char *name, struct blk_zone *zone,
1329                                         enum zonefs_ztype type)
1330 {
1331         struct inode *dir = d_inode(parent);
1332         struct dentry *dentry;
1333         struct inode *inode;
1334
1335         dentry = d_alloc_name(parent, name);
1336         if (!dentry)
1337                 return NULL;
1338
1339         inode = new_inode(parent->d_sb);
1340         if (!inode)
1341                 goto dput;
1342
1343         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = dir->i_ctime;
1344         if (zone)
1345                 zonefs_init_file_inode(inode, zone, type);
1346         else
1347                 zonefs_init_dir_inode(dir, inode, type);
1348         d_add(dentry, inode);
1349         dir->i_size++;
1350
1351         return dentry;
1352
1353 dput:
1354         dput(dentry);
1355
1356         return NULL;
1357 }
1358
1359 struct zonefs_zone_data {
1360         struct super_block      *sb;
1361         unsigned int            nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_MAX];
1362         struct blk_zone         *zones;
1363 };
1364
1365 /*
1366  * Create a zone group and populate it with zone files.
1367  */
1368 static int zonefs_create_zgroup(struct zonefs_zone_data *zd,
1369                                 enum zonefs_ztype type)
1370 {
1371         struct super_block *sb = zd->sb;
1372         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1373         struct blk_zone *zone, *next, *end;
1374         const char *zgroup_name;
1375         char *file_name;
1376         struct dentry *dir;
1377         unsigned int n = 0;
1378         int ret;
1379
1380         /* If the group is empty, there is nothing to do */
1381         if (!zd->nr_zones[type])
1382                 return 0;
1383
1384         file_name = kmalloc(ZONEFS_NAME_MAX, GFP_KERNEL);
1385         if (!file_name)
1386                 return -ENOMEM;
1387
1388         if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
1389                 zgroup_name = "cnv";
1390         else
1391                 zgroup_name = "seq";
1392
1393         dir = zonefs_create_inode(sb->s_root, zgroup_name, NULL, type);
1394         if (!dir) {
1395                 ret = -ENOMEM;
1396                 goto free;
1397         }
1398
1399         /*
1400          * The first zone contains the super block: skip it.
1401          */
1402         end = zd->zones + blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1403         for (zone = &zd->zones[1]; zone < end; zone = next) {
1404
1405                 next = zone + 1;
1406                 if (zonefs_zone_type(zone) != type)
1407                         continue;
1408
1409                 /*
1410                  * For conventional zones, contiguous zones can be aggregated
1411                  * together to form larger files. Note that this overwrites the
1412                  * length of the first zone of the set of contiguous zones
1413                  * aggregated together. If one offline or read-only zone is
1414                  * found, assume that all zones aggregated have the same
1415                  * condition.
1416                  */
1417                 if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV &&
1418                     (sbi->s_features & ZONEFS_F_AGGRCNV)) {
1419                         for (; next < end; next++) {
1420                                 if (zonefs_zone_type(next) != type)
1421                                         break;
1422                                 zone->len += next->len;
1423                                 zone->capacity += next->capacity;
1424                                 if (next->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY &&
1425                                     zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1426                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
1427                                 else if (next->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1428                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
1429                         }
1430                         if (zone->capacity != zone->len) {
1431                                 zonefs_err(sb, "Invalid conventional zone capacity\n");
1432                                 ret = -EINVAL;
1433                                 goto free;
1434                         }
1435                 }
1436
1437                 /*
1438                  * Use the file number within its group as file name.
1439                  */
1440                 snprintf(file_name, ZONEFS_NAME_MAX - 1, "%u", n);
1441                 if (!zonefs_create_inode(dir, file_name, zone, type)) {
1442                         ret = -ENOMEM;
1443                         goto free;
1444                 }
1445
1446                 n++;
1447         }
1448
1449         zonefs_info(sb, "Zone group \"%s\" has %u file%s\n",
1450                     zgroup_name, n, n > 1 ? "s" : "");
1451
1452         sbi->s_nr_files[type] = n;
1453         ret = 0;
1454
1455 free:
1456         kfree(file_name);
1457
1458         return ret;
1459 }
1460
1461 static int zonefs_get_zone_info_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
1462                                    void *data)
1463 {
1464         struct zonefs_zone_data *zd = data;
1465
1466         /*
1467          * Count the number of usable zones: the first zone at index 0 contains
1468          * the super block and is ignored.
1469          */
1470         switch (zone->type) {
1471         case BLK_ZONE_TYPE_CONVENTIONAL:
1472                 zone->wp = zone->start + zone->len;
1473                 if (idx)
1474                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_CNV]++;
1475                 break;
1476         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ:
1477         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_PREF:
1478                 if (idx)
1479                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_SEQ]++;
1480                 break;
1481         default:
1482                 zonefs_err(zd->sb, "Unsupported zone type 0x%x\n",
1483                            zone->type);
1484                 return -EIO;
1485         }
1486
1487         memcpy(&zd->zones[idx], zone, sizeof(struct blk_zone));
1488
1489         return 0;
1490 }
1491
1492 static int zonefs_get_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1493 {
1494         struct block_device *bdev = zd->sb->s_bdev;
1495         int ret;
1496
1497         zd->zones = kvcalloc(blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk),
1498                              sizeof(struct blk_zone), GFP_KERNEL);
1499         if (!zd->zones)
1500                 return -ENOMEM;
1501
1502         /* Get zones information from the device */
1503         ret = blkdev_report_zones(bdev, 0, BLK_ALL_ZONES,
1504                                   zonefs_get_zone_info_cb, zd);
1505         if (ret < 0) {
1506                 zonefs_err(zd->sb, "Zone report failed %d\n", ret);
1507                 return ret;
1508         }
1509
1510         if (ret != blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk)) {
1511                 zonefs_err(zd->sb, "Invalid zone report (%d/%u zones)\n",
1512                            ret, blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk));
1513                 return -EIO;
1514         }
1515
1516         return 0;
1517 }
1518
1519 static inline void zonefs_cleanup_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1520 {
1521         kvfree(zd->zones);
1522 }
1523
1524 /*
1525  * Read super block information from the device.
1526  */
1527 static int zonefs_read_super(struct super_block *sb)
1528 {
1529         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1530         struct zonefs_super *super;
1531         u32 crc, stored_crc;
1532         struct page *page;
1533         struct bio_vec bio_vec;
1534         struct bio bio;
1535         int ret;
1536
1537         page = alloc_page(GFP_KERNEL);
1538         if (!page)
1539                 return -ENOMEM;
1540
1541         bio_init(&bio, sb->s_bdev, &bio_vec, 1, REQ_OP_READ);
1542         bio.bi_iter.bi_sector = 0;
1543         bio_add_page(&bio, page, PAGE_SIZE, 0);
1544
1545         ret = submit_bio_wait(&bio);
1546         if (ret)
1547                 goto free_page;
1548
1549         super = kmap(page);
1550
1551         ret = -EINVAL;
1552         if (le32_to_cpu(super->s_magic) != ZONEFS_MAGIC)
1553                 goto unmap;
1554
1555         stored_crc = le32_to_cpu(super->s_crc);
1556         super->s_crc = 0;
1557         crc = crc32(~0U, (unsigned char *)super, sizeof(struct zonefs_super));
1558         if (crc != stored_crc) {
1559                 zonefs_err(sb, "Invalid checksum (Expected 0x%08x, got 0x%08x)",
1560                            crc, stored_crc);
1561                 goto unmap;
1562         }
1563
1564         sbi->s_features = le64_to_cpu(super->s_features);
1565         if (sbi->s_features & ~ZONEFS_F_DEFINED_FEATURES) {
1566                 zonefs_err(sb, "Unknown features set 0x%llx\n",
1567                            sbi->s_features);
1568                 goto unmap;
1569         }
1570
1571         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_UID) {
1572                 sbi->s_uid = make_kuid(current_user_ns(),
1573                                        le32_to_cpu(super->s_uid));
1574                 if (!uid_valid(sbi->s_uid)) {
1575                         zonefs_err(sb, "Invalid UID feature\n");
1576                         goto unmap;
1577                 }
1578         }
1579
1580         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_GID) {
1581                 sbi->s_gid = make_kgid(current_user_ns(),
1582                                        le32_to_cpu(super->s_gid));
1583                 if (!gid_valid(sbi->s_gid)) {
1584                         zonefs_err(sb, "Invalid GID feature\n");
1585                         goto unmap;
1586                 }
1587         }
1588
1589         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_PERM)
1590                 sbi->s_perm = le32_to_cpu(super->s_perm);
1591
1592         if (memchr_inv(super->s_reserved, 0, sizeof(super->s_reserved))) {
1593                 zonefs_err(sb, "Reserved area is being used\n");
1594                 goto unmap;
1595         }
1596
1597         import_uuid(&sbi->s_uuid, super->s_uuid);
1598         ret = 0;
1599
1600 unmap:
1601         kunmap(page);
1602 free_page:
1603         __free_page(page);
1604
1605         return ret;
1606 }
1607
1608 /*
1609  * Check that the device is zoned. If it is, get the list of zones and create
1610  * sub-directories and files according to the device zone configuration and
1611  * format options.
1612  */
1613 static int zonefs_fill_super(struct super_block *sb, void *data, int silent)
1614 {
1615         struct zonefs_zone_data zd;
1616         struct zonefs_sb_info *sbi;
1617         struct inode *inode;
1618         enum zonefs_ztype t;
1619         int ret;
1620
1621         if (!bdev_is_zoned(sb->s_bdev)) {
1622                 zonefs_err(sb, "Not a zoned block device\n");
1623                 return -EINVAL;
1624         }
1625
1626         /*
1627          * Initialize super block information: the maximum file size is updated
1628          * when the zone files are created so that the format option
1629          * ZONEFS_F_AGGRCNV which increases the maximum file size of a file
1630          * beyond the zone size is taken into account.
1631          */
1632         sbi = kzalloc(sizeof(*sbi), GFP_KERNEL);
1633         if (!sbi)
1634                 return -ENOMEM;
1635
1636         spin_lock_init(&sbi->s_lock);
1637         sb->s_fs_info = sbi;
1638         sb->s_magic = ZONEFS_MAGIC;
1639         sb->s_maxbytes = 0;
1640         sb->s_op = &zonefs_sops;
1641         sb->s_time_gran = 1;
1642
1643         /*
1644          * The block size is set to the device zone write granularity to ensure
1645          * that write operations are always aligned according to the device
1646          * interface constraints.
1647          */
1648         sb_set_blocksize(sb, bdev_zone_write_granularity(sb->s_bdev));
1649         sbi->s_zone_sectors_shift = ilog2(bdev_zone_sectors(sb->s_bdev));
1650         sbi->s_uid = GLOBAL_ROOT_UID;
1651         sbi->s_gid = GLOBAL_ROOT_GID;
1652         sbi->s_perm = 0640;
1653         sbi->s_mount_opts = ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1654         sbi->s_max_open_zones = bdev_max_open_zones(sb->s_bdev);
1655         atomic_set(&sbi->s_open_zones, 0);
1656         if (!sbi->s_max_open_zones &&
1657             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) {
1658                 zonefs_info(sb, "No open zones limit. Ignoring explicit_open mount option\n");
1659                 sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1660         }
1661
1662         ret = zonefs_read_super(sb);
1663         if (ret)
1664                 return ret;
1665
1666         ret = zonefs_parse_options(sb, data);
1667         if (ret)
1668                 return ret;
1669
1670         memset(&zd, 0, sizeof(struct zonefs_zone_data));
1671         zd.sb = sb;
1672         ret = zonefs_get_zone_info(&zd);
1673         if (ret)
1674                 goto cleanup;
1675
1676         zonefs_info(sb, "Mounting %u zones",
1677                     blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk));
1678
1679         /* Create root directory inode */
1680         ret = -ENOMEM;
1681         inode = new_inode(sb);
1682         if (!inode)
1683                 goto cleanup;
1684
1685         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1686         inode->i_mode = S_IFDIR | 0555;
1687         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = current_time(inode);
1688         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1689         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1690         set_nlink(inode, 2);
1691
1692         sb->s_root = d_make_root(inode);
1693         if (!sb->s_root)
1694                 goto cleanup;
1695
1696         /* Create and populate files in zone groups directories */
1697         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1698                 ret = zonefs_create_zgroup(&zd, t);
1699                 if (ret)
1700                         break;
1701         }
1702
1703 cleanup:
1704         zonefs_cleanup_zone_info(&zd);
1705
1706         return ret;
1707 }
1708
1709 static struct dentry *zonefs_mount(struct file_system_type *fs_type,
1710                                    int flags, const char *dev_name, void *data)
1711 {
1712         return mount_bdev(fs_type, flags, dev_name, data, zonefs_fill_super);
1713 }
1714
1715 static void zonefs_kill_super(struct super_block *sb)
1716 {
1717         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1718
1719         if (sb->s_root)
1720                 d_genocide(sb->s_root);
1721         kill_block_super(sb);
1722         kfree(sbi);
1723 }
1724
1725 /*
1726  * File system definition and registration.
1727  */
1728 static struct file_system_type zonefs_type = {
1729         .owner          = THIS_MODULE,
1730         .name           = "zonefs",
1731         .mount          = zonefs_mount,
1732         .kill_sb        = zonefs_kill_super,
1733         .fs_flags       = FS_REQUIRES_DEV,
1734 };
1735
1736 static int __init zonefs_init_inodecache(void)
1737 {
1738         zonefs_inode_cachep = kmem_cache_create("zonefs_inode_cache",
1739                         sizeof(struct zonefs_inode_info), 0,
1740                         (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_MEM_SPREAD | SLAB_ACCOUNT),
1741                         NULL);
1742         if (zonefs_inode_cachep == NULL)
1743                 return -ENOMEM;
1744         return 0;
1745 }
1746
1747 static void zonefs_destroy_inodecache(void)
1748 {
1749         /*
1750          * Make sure all delayed rcu free inodes are flushed before we
1751          * destroy the inode cache.
1752          */
1753         rcu_barrier();
1754         kmem_cache_destroy(zonefs_inode_cachep);
1755 }
1756
1757 static int __init zonefs_init(void)
1758 {
1759         int ret;
1760
1761         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct zonefs_super) != ZONEFS_SUPER_SIZE);
1762
1763         ret = zonefs_init_inodecache();
1764         if (ret)
1765                 return ret;
1766
1767         ret = register_filesystem(&zonefs_type);
1768         if (ret) {
1769                 zonefs_destroy_inodecache();
1770                 return ret;
1771         }
1772
1773         return 0;
1774 }
1775
1776 static void __exit zonefs_exit(void)
1777 {
1778         zonefs_destroy_inodecache();
1779         unregister_filesystem(&zonefs_type);
1780 }
1781
1782 MODULE_AUTHOR("Damien Le Moal");
1783 MODULE_DESCRIPTION("Zone file system for zoned block devices");
1784 MODULE_LICENSE("GPL");
1785 MODULE_ALIAS_FS("zonefs");
1786 module_init(zonefs_init);
1787 module_exit(zonefs_exit);