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         if (!dax_alive(dax_dev))
 207                 return -ENXIO;
 208         /*
 209          * There are no callers that want to zero more than one page as of now.
 210          * Once users are there, this check can be removed after the
 211          * device mapper code has been updated to split ranges across targets.
 212          */
 213         if (nr_pages != 1)
 214                 return -EIO;
 215
 216         return dax_dev->ops->zero_page_range(dax_dev, pgoff, nr_pages);
 217 }
 218 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_zero_page_range);
 219
 220 size_t dax_recovery_write(struct dax_device *dax_dev, pgoff_t pgoff,
 221                 void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *iter)
 222 {
 223         if (!dax_dev->ops->recovery_write)
 224                 return 0;
 225         return dax_dev->ops->recovery_write(dax_dev, pgoff, addr, bytes, iter);
 226 }
 227 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_recovery_write);
 228
 229 int dax_holder_notify_failure(struct dax_device *dax_dev, u64 off,
 230                               u64 len, int mf_flags)
 231 {
 232         int rc, id;
 233
 234         id = dax_read_lock();
 235         if (!dax_alive(dax_dev)) {
 236                 rc = -ENXIO;
 237                 goto out;
 238         }
 239
 240         if (!dax_dev->holder_ops) {
 241                 rc = -EOPNOTSUPP;
 242                 goto out;
 243         }
 244
 245         rc = dax_dev->holder_ops->notify_failure(dax_dev, off, len, mf_flags);
 246 out:
 247         dax_read_unlock(id);
 248         return rc;
 249 }
 250 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_holder_notify_failure);
 251
 252 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PMEM_API
 253 void arch_wb_cache_pmem(void *addr, size_t size);
 254 void dax_flush(struct dax_device *dax_dev, void *addr, size_t size)
 255 {
 256         if (unlikely(!dax_write_cache_enabled(dax_dev)))
 257                 return;
 258
 259         arch_wb_cache_pmem(addr, size);
 260 }
 261 #else
 262 void dax_flush(struct dax_device *dax_dev, void *addr, size_t size)
 263 {
 264 }
 265 #endif
 266 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_flush);
 267
 268 void dax_write_cache(struct dax_device *dax_dev, bool wc)
 269 {
 270         if (wc)
 271                 set_bit(DAXDEV_WRITE_CACHE, &dax_dev->flags);
 272         else
 273                 clear_bit(DAXDEV_WRITE_CACHE, &dax_dev->flags);
 274 }
 275 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_write_cache);
 276
 277 bool dax_write_cache_enabled(struct dax_device *dax_dev)
 278 {
 279         return test_bit(DAXDEV_WRITE_CACHE, &dax_dev->flags);
 280 }
 281 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_write_cache_enabled);
 282
 283 bool dax_synchronous(struct dax_device *dax_dev)
 284 {
 285         return test_bit(DAXDEV_SYNC, &dax_dev->flags);
 286 }
 287 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_synchronous);
 288
 289 void set_dax_synchronous(struct dax_device *dax_dev)
 290 {
 291         set_bit(DAXDEV_SYNC, &dax_dev->flags);
 292 }
 293 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_dax_synchronous);
 294
 295 void set_dax_nocache(struct dax_device *dax_dev)
 296 {
 297         set_bit(DAXDEV_NOCACHE, &dax_dev->flags);
 298 }
 299 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_dax_nocache);
 300
 301 void set_dax_nomc(struct dax_device *dax_dev)
 302 {
 303         set_bit(DAXDEV_NOMC, &dax_dev->flags);
 304 }
 305 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_dax_nomc);
 306
 307 bool dax_alive(struct dax_device *dax_dev)
 308 {
 309         lockdep_assert_held(&dax_srcu);
 310         return test_bit(DAXDEV_ALIVE, &dax_dev->flags);
 311 }
 312 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_alive);
 313
 314 /*
 315  * Note, rcu is not protecting the liveness of dax_dev, rcu is ensuring
 316  * that any fault handlers or operations that might have seen
 317  * dax_alive(), have completed.  Any operations that start after
 318  * synchronize_srcu() has run will abort upon seeing !dax_alive().
 319  */
 320 void kill_dax(struct dax_device *dax_dev)
 321 {
 322         if (!dax_dev)
 323                 return;
 324
 325         if (dax_dev->holder_data != NULL)
 326                 dax_holder_notify_failure(dax_dev, 0, U64_MAX, 0);
 327
 328         clear_bit(DAXDEV_ALIVE, &dax_dev->flags);
 329         synchronize_srcu(&dax_srcu);
 330
 331         /* clear holder data */
 332         dax_dev->holder_ops = NULL;
 333         dax_dev->holder_data = NULL;
 334 }
 335 EXPORT_SYMBOL_GPL(kill_dax);
 336
 337 void run_dax(struct dax_device *dax_dev)
 338 {
 339         set_bit(DAXDEV_ALIVE, &dax_dev->flags);
 340 }
 341 EXPORT_SYMBOL_GPL(run_dax);
 342
 343 static struct inode *dax_alloc_inode(struct super_block *sb)
 344 {
 345         struct dax_device *dax_dev;
 346         struct inode *inode;
 347
 348         dax_dev = alloc_inode_sb(sb, dax_cache, GFP_KERNEL);
 349         if (!dax_dev)
 350                 return NULL;
 351
 352         inode = &dax_dev->inode;
 353         inode->i_rdev = 0;
 354         return inode;
 355 }
 356
 357 static struct dax_device *to_dax_dev(struct inode *inode)
 358 {
 359         return container_of(inode, struct dax_device, inode);
 360 }
 361
 362 static void dax_free_inode(struct inode *inode)
 363 {
 364         struct dax_device *dax_dev = to_dax_dev(inode);
 365         if (inode->i_rdev)
 366                 ida_simple_remove(&dax_minor_ida, iminor(inode));
 367         kmem_cache_free(dax_cache, dax_dev);
 368 }
 369
 370 static void dax_destroy_inode(struct inode *inode)
 371 {
 372         struct dax_device *dax_dev = to_dax_dev(inode);
 373         WARN_ONCE(test_bit(DAXDEV_ALIVE, &dax_dev->flags),
 374                         "kill_dax() must be called before final iput()\n");
 375 }
 376
 377 static const struct super_operations dax_sops = {
 378         .statfs = simple_statfs,
 379         .alloc_inode = dax_alloc_inode,
 380         .destroy_inode = dax_destroy_inode,
 381         .free_inode = dax_free_inode,
 382         .drop_inode = generic_delete_inode,
 383 };
 384
 385 static int dax_init_fs_context(struct fs_context *fc)
 386 {
 387         struct pseudo_fs_context *ctx = init_pseudo(fc, DAXFS_MAGIC);
 388         if (!ctx)
 389                 return -ENOMEM;
 390         ctx->ops = &dax_sops;
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 static struct file_system_type dax_fs_type = {
 395         .name           = "dax",
 396         .init_fs_context = dax_init_fs_context,
 397         .kill_sb        = kill_anon_super,
 398 };
 399
 400 static int dax_test(struct inode *inode, void *data)
 401 {
 402         dev_t devt = *(dev_t *) data;
 403
 404         return inode->i_rdev == devt;
 405 }
 406
 407 static int dax_set(struct inode *inode, void *data)
 408 {
 409         dev_t devt = *(dev_t *) data;
 410
 411         inode->i_rdev = devt;
 412         return 0;
 413 }
 414
 415 static struct dax_device *dax_dev_get(dev_t devt)
 416 {
 417         struct dax_device *dax_dev;
 418         struct inode *inode;
 419
 420         inode = iget5_locked(dax_superblock, hash_32(devt + DAXFS_MAGIC, 31),
 421                         dax_test, dax_set, &devt);
 422
 423         if (!inode)
 424                 return NULL;
 425
 426         dax_dev = to_dax_dev(inode);
 427         if (inode->i_state & I_NEW) {
 428                 set_bit(DAXDEV_ALIVE, &dax_dev->flags);
 429                 inode->i_cdev = &dax_dev->cdev;
 430                 inode->i_mode = S_IFCHR;
 431                 inode->i_flags = S_DAX;
 432                 mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
 433                 unlock_new_inode(inode);
 434         }
 435
 436         return dax_dev;
 437 }
 438
 439 struct dax_device *alloc_dax(void *private, const struct dax_operations *ops)
 440 {
 441         struct dax_device *dax_dev;
 442         dev_t devt;
 443         int minor;
 444
 445         if (WARN_ON_ONCE(ops && !ops->zero_page_range))
 446                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 447
 448         minor = ida_simple_get(&dax_minor_ida, 0, MINORMASK+1, GFP_KERNEL);
 449         if (minor < 0)
 450                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 451
 452         devt = MKDEV(MAJOR(dax_devt), minor);
 453         dax_dev = dax_dev_get(devt);
 454         if (!dax_dev)
 455                 goto err_dev;
 456
 457         dax_dev->ops = ops;
 458         dax_dev->private = private;
 459         return dax_dev;
 460
 461  err_dev:
 462         ida_simple_remove(&dax_minor_ida, minor);
 463         return ERR_PTR(-ENOMEM);
 464 }
 465 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_dax);
 466
 467 void put_dax(struct dax_device *dax_dev)
 468 {
 469         if (!dax_dev)
 470                 return;
 471         iput(&dax_dev->inode);
 472 }
 473 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_dax);
 474
 475 /**
 476  * dax_holder() - obtain the holder of a dax device
 477  * @dax_dev: a dax_device instance
 478
 479  * Return: the holder's data which represents the holder if registered,
 480  * otherwize NULL.
 481  */
 482 void *dax_holder(struct dax_device *dax_dev)
 483 {
 484         return dax_dev->holder_data;
 485 }
 486 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_holder);
 487
 488 /**
 489  * inode_dax: convert a public inode into its dax_dev
 490  * @inode: An inode with i_cdev pointing to a dax_dev
 491  *
 492  * Note this is not equivalent to to_dax_dev() which is for private
 493  * internal use where we know the inode filesystem type == dax_fs_type.
 494  */
 495 struct dax_device *inode_dax(struct inode *inode)
 496 {
 497         struct cdev *cdev = inode->i_cdev;
 498
 499         return container_of(cdev, struct dax_device, cdev);
 500 }
 501 EXPORT_SYMBOL_GPL(inode_dax);
 502
 503 struct inode *dax_inode(struct dax_device *dax_dev)
 504 {
 505         return &dax_dev->inode;
 506 }
 507 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_inode);
 508
 509 void *dax_get_private(struct dax_device *dax_dev)
 510 {
 511         if (!test_bit(DAXDEV_ALIVE, &dax_dev->flags))
 512                 return NULL;
 513         return dax_dev->private;
 514 }
 515 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_get_private);
 516
 517 static void init_once(void *_dax_dev)
 518 {
 519         struct dax_device *dax_dev = _dax_dev;
 520         struct inode *inode = &dax_dev->inode;
 521
 522         memset(dax_dev, 0, sizeof(*dax_dev));
 523         inode_init_once(inode);
 524 }
 525
 526 static int dax_fs_init(void)
 527 {
 528         int rc;
 529
 530         dax_cache = kmem_cache_create("dax_cache", sizeof(struct dax_device), 0,
 531                         (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
 532                          SLAB_MEM_SPREAD|SLAB_ACCOUNT),
 533                         init_once);
 534         if (!dax_cache)
 535                 return -ENOMEM;
 536
 537         dax_mnt = kern_mount(&dax_fs_type);
 538         if (IS_ERR(dax_mnt)) {
 539                 rc = PTR_ERR(dax_mnt);
 540                 goto err_mount;
 541         }
 542         dax_superblock = dax_mnt->mnt_sb;
 543
 544         return 0;
 545
 546  err_mount:
 547         kmem_cache_destroy(dax_cache);
 548
 549         return rc;
 550 }
 551
 552 static void dax_fs_exit(void)
 553 {
 554         kern_unmount(dax_mnt);
 555         rcu_barrier();
 556         kmem_cache_destroy(dax_cache);
 557 }
 558
 559 static int __init dax_core_init(void)
 560 {
 561         int rc;
 562
 563         rc = dax_fs_init();
 564         if (rc)
 565                 return rc;
 566
 567         rc = alloc_chrdev_region(&dax_devt, 0, MINORMASK+1, "dax");
 568         if (rc)
 569                 goto err_chrdev;
 570
 571         rc = dax_bus_init();
 572         if (rc)
 573                 goto err_bus;
 574         return 0;
 575
 576 err_bus:
 577         unregister_chrdev_region(dax_devt, MINORMASK+1);
 578 err_chrdev:
 579         dax_fs_exit();
 580         return 0;
 581 }
 582
 583 static void __exit dax_core_exit(void)
 584 {
 585         dax_bus_exit();
 586         unregister_chrdev_region(dax_devt, MINORMASK+1);
 587         ida_destroy(&dax_minor_ida);
 588         dax_fs_exit();
 589 }
 590
 591 MODULE_AUTHOR("Intel Corporation");
 592 MODULE_LICENSE("GPL v2");
 593 subsys_initcall(dax_core_init);
 594 module_exit(dax_core_exit);