drivers/mtd/mtdblock.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * Direct MTD block device access
   4  *
   5  * Copyright © 1999-2010 David Woodhouse <dwmw2@infradead.org>
   6  * Copyright © 2000-2003 Nicolas Pitre <nico@fluxnic.net>
   7  */
   8
   9 #include <linux/fs.h>
  10 #include <linux/init.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/sched.h>
  14 #include <linux/slab.h>
  15 #include <linux/types.h>
  16 #include <linux/vmalloc.h>
  17
  18 #include <linux/mtd/mtd.h>
  19 #include <linux/mtd/blktrans.h>
  20 #include <linux/mutex.h>
  21 #include <linux/major.h>
  22
  23
  24 struct mtdblk_dev {
  25         struct mtd_blktrans_dev mbd;
  26         int count;
  27         struct mutex cache_mutex;
  28         unsigned char *cache_data;
  29         unsigned long cache_offset;
  30         unsigned int cache_size;
  31         enum { STATE_EMPTY, STATE_CLEAN, STATE_DIRTY } cache_state;
  32 };
  33
  34 /*
  35  * Cache stuff...
  36  *
  37  * Since typical flash erasable sectors are much larger than what Linux's
  38  * buffer cache can handle, we must implement read-modify-write on flash
  39  * sectors for each block write requests.  To avoid over-erasing flash sectors
  40  * and to speed things up, we locally cache a whole flash sector while it is
  41  * being written to until a different sector is required.
  42  */
  43
  44 static int erase_write (struct mtd_info *mtd, unsigned long pos,
  45                         unsigned int len, const char *buf)
  46 {
  47         struct erase_info erase;
  48         size_t retlen;
  49         int ret;
  50
  51         /*
  52          * First, let's erase the flash block.
  53          */
  54         erase.addr = pos;
  55         erase.len = len;
  56
  57         ret = mtd_erase(mtd, &erase);
  58         if (ret) {
  59                 printk (KERN_WARNING "mtdblock: erase of region [0x%lx, 0x%x] "
  60                                      "on \"%s\" failed\n",
  61                         pos, len, mtd->name);
  62                 return ret;
  63         }
  64
  65         /*
  66          * Next, write the data to flash.
  67          */
  68
  69         ret = mtd_write(mtd, pos, len, &retlen, buf);
  70         if (ret)
  71                 return ret;
  72         if (retlen != len)
  73                 return -EIO;
  74         return 0;
  75 }
  76
  77
  78 static int write_cached_data (struct mtdblk_dev *mtdblk)
  79 {
  80         struct mtd_info *mtd = mtdblk->mbd.mtd;
  81         int ret;
  82
  83         if (mtdblk->cache_state != STATE_DIRTY)
  84                 return 0;
  85
  86         pr_debug("mtdblock: writing cached data for \"%s\" "
  87                         "at 0x%lx, size 0x%x\n", mtd->name,
  88                         mtdblk->cache_offset, mtdblk->cache_size);
  89
  90         ret = erase_write (mtd, mtdblk->cache_offset,
  91                            mtdblk->cache_size, mtdblk->cache_data);
  92
  93         /*
  94          * Here we could arguably set the cache state to STATE_CLEAN.
  95          * However this could lead to inconsistency since we will not
  96          * be notified if this content is altered on the flash by other
  97          * means.  Let's declare it empty and leave buffering tasks to
  98          * the buffer cache instead.
  99          *
 100          * If this cache_offset points to a bad block, data cannot be
 101          * written to the device. Clear cache_state to avoid writing to
 102          * bad blocks repeatedly.
 103          */
 104         if (ret == 0 || ret == -EIO)
 105                 mtdblk->cache_state = STATE_EMPTY;
 106         return ret;
 107 }
 108
 109
 110 static int do_cached_write (struct mtdblk_dev *mtdblk, unsigned long pos,
 111                             int len, const char *buf)
 112 {
 113         struct mtd_info *mtd = mtdblk->mbd.mtd;
 114         unsigned int sect_size = mtdblk->cache_size;
 115         size_t retlen;
 116         int ret;
 117
 118         pr_debug("mtdblock: write on \"%s\" at 0x%lx, size 0x%x\n",
 119                 mtd->name, pos, len);
 120
 121         if (!sect_size)
 122                 return mtd_write(mtd, pos, len, &retlen, buf);
 123
 124         while (len > 0) {
 125                 unsigned long sect_start = (pos/sect_size)*sect_size;
 126                 unsigned int offset = pos - sect_start;
 127                 unsigned int size = sect_size - offset;
 128                 if( size > len )
 129                         size = len;
 130
 131                 if (size == sect_size) {
 132                         /*
 133                          * We are covering a whole sector.  Thus there is no
 134                          * need to bother with the cache while it may still be
 135                          * useful for other partial writes.
 136                          */
 137                         ret = erase_write (mtd, pos, size, buf);
 138                         if (ret)
 139                                 return ret;
 140                 } else {
 141                         /* Partial sector: need to use the cache */
 142
 143                         if (mtdblk->cache_state == STATE_DIRTY &&
 144                             mtdblk->cache_offset != sect_start) {
 145                                 ret = write_cached_data(mtdblk);
 146                                 if (ret)
 147                                         return ret;
 148                         }
 149
 150                         if (mtdblk->cache_state == STATE_EMPTY ||
 151                             mtdblk->cache_offset != sect_start) {
 152                                 /* fill the cache with the current sector */
 153                                 mtdblk->cache_state = STATE_EMPTY;
 154                                 ret = mtd_read(mtd, sect_start, sect_size,
 155                                                &retlen, mtdblk->cache_data);
 156                                 if (ret && !mtd_is_bitflip(ret))
 157                                         return ret;
 158                                 if (retlen != sect_size)
 159                                         return -EIO;
 160
 161                                 mtdblk->cache_offset = sect_start;
 162                                 mtdblk->cache_size = sect_size;
 163                                 mtdblk->cache_state = STATE_CLEAN;
 164                         }
 165
 166                         /* write data to our local cache */
 167                         memcpy (mtdblk->cache_data + offset, buf, size);
 168                         mtdblk->cache_state = STATE_DIRTY;
 169                 }
 170
 171                 buf += size;
 172                 pos += size;
 173                 len -= size;
 174         }
 175
 176         return 0;
 177 }
 178
 179
 180 static int do_cached_read (struct mtdblk_dev *mtdblk, unsigned long pos,
 181                            int len, char *buf)
 182 {
 183         struct mtd_info *mtd = mtdblk->mbd.mtd;
 184         unsigned int sect_size = mtdblk->cache_size;
 185         size_t retlen;
 186         int ret;
 187
 188         pr_debug("mtdblock: read on \"%s\" at 0x%lx, size 0x%x\n",
 189                         mtd->name, pos, len);
 190
 191         if (!sect_size) {
 192                 ret = mtd_read(mtd, pos, len, &retlen, buf);
 193                 if (ret && !mtd_is_bitflip(ret))
 194                         return ret;
 195                 return 0;
 196         }
 197
 198         while (len > 0) {
 199                 unsigned long sect_start = (pos/sect_size)*sect_size;
 200                 unsigned int offset = pos - sect_start;
 201                 unsigned int size = sect_size - offset;
 202                 if (size > len)
 203                         size = len;
 204
 205                 /*
 206                  * Check if the requested data is already cached
 207                  * Read the requested amount of data from our internal cache if it
 208                  * contains what we want, otherwise we read the data directly
 209                  * from flash.
 210                  */
 211                 if (mtdblk->cache_state != STATE_EMPTY &&
 212                     mtdblk->cache_offset == sect_start) {
 213                         memcpy (buf, mtdblk->cache_data + offset, size);
 214                 } else {
 215                         ret = mtd_read(mtd, pos, size, &retlen, buf);
 216                         if (ret && !mtd_is_bitflip(ret))
 217                                 return ret;
 218                         if (retlen != size)
 219                                 return -EIO;
 220                 }
 221
 222                 buf += size;
 223                 pos += size;
 224                 len -= size;
 225         }
 226
 227         return 0;
 228 }
 229
 230 static int mtdblock_readsect(struct mtd_blktrans_dev *dev,
 231                               unsigned long block, char *buf)
 232 {
 233         struct mtdblk_dev *mtdblk = container_of(dev, struct mtdblk_dev, mbd);
 234         return do_cached_read(mtdblk, block<<9, 512, buf);
 235 }
 236
 237 static int mtdblock_writesect(struct mtd_blktrans_dev *dev,
 238                               unsigned long block, char *buf)
 239 {
 240         struct mtdblk_dev *mtdblk = container_of(dev, struct mtdblk_dev, mbd);
 241         if (unlikely(!mtdblk->cache_data && mtdblk->cache_size)) {
 242                 mtdblk->cache_data = vmalloc(mtdblk->mbd.mtd->erasesize);
 243                 if (!mtdblk->cache_data)
 244                         return -EINTR;
 245                 /* -EINTR is not really correct, but it is the best match
 246                  * documented in man 2 write for all cases.  We could also
 247                  * return -EAGAIN sometimes, but why bother?
 248                  */
 249         }
 250         return do_cached_write(mtdblk, block<<9, 512, buf);
 251 }
 252
 253 static int mtdblock_open(struct mtd_blktrans_dev *mbd)
 254 {
 255         struct mtdblk_dev *mtdblk = container_of(mbd, struct mtdblk_dev, mbd);
 256
 257         pr_debug("mtdblock_open\n");
 258
 259         if (mtdblk->count) {
 260                 mtdblk->count++;
 261                 return 0;
 262         }
 263
 264         if (mtd_type_is_nand(mbd->mtd))
 265                 pr_warn_ratelimited("%s: MTD device '%s' is NAND, please consider using UBI block devices instead.\n",
 266                         mbd->tr->name, mbd->mtd->name);
 267
 268         /* OK, it's not open. Create cache info for it */
 269         mtdblk->count = 1;
 270         mutex_init(&mtdblk->cache_mutex);
 271         mtdblk->cache_state = STATE_EMPTY;
 272         if (!(mbd->mtd->flags & MTD_NO_ERASE) && mbd->mtd->erasesize) {
 273                 mtdblk->cache_size = mbd->mtd->erasesize;
 274                 mtdblk->cache_data = NULL;
 275         }
 276
 277         pr_debug("ok\n");
 278
 279         return 0;
 280 }
 281
 282 static void mtdblock_release(struct mtd_blktrans_dev *mbd)
 283 {
 284         struct mtdblk_dev *mtdblk = container_of(mbd, struct mtdblk_dev, mbd);
 285
 286         pr_debug("mtdblock_release\n");
 287
 288         mutex_lock(&mtdblk->cache_mutex);
 289         write_cached_data(mtdblk);
 290         mutex_unlock(&mtdblk->cache_mutex);
 291
 292         if (!--mtdblk->count) {
 293                 /*
 294                  * It was the last usage. Free the cache, but only sync if
 295                  * opened for writing.
 296                  */
 297                 if (mbd->writable)
 298                         mtd_sync(mbd->mtd);
 299                 vfree(mtdblk->cache_data);
 300         }
 301
 302         pr_debug("ok\n");
 303 }
 304
 305 static int mtdblock_flush(struct mtd_blktrans_dev *dev)
 306 {
 307         struct mtdblk_dev *mtdblk = container_of(dev, struct mtdblk_dev, mbd);
 308         int ret;
 309
 310         mutex_lock(&mtdblk->cache_mutex);
 311         ret = write_cached_data(mtdblk);
 312         mutex_unlock(&mtdblk->cache_mutex);
 313         mtd_sync(dev->mtd);
 314         return ret;
 315 }
 316
 317 static void mtdblock_add_mtd(struct mtd_blktrans_ops *tr, struct mtd_info *mtd)
 318 {
 319         struct mtdblk_dev *dev = kzalloc(sizeof(*dev), GFP_KERNEL);
 320
 321         if (!dev)
 322                 return;
 323
 324         dev->mbd.mtd = mtd;
 325         dev->mbd.devnum = mtd->index;
 326
 327         dev->mbd.size = mtd->size >> 9;
 328         dev->mbd.tr = tr;
 329
 330         if (!(mtd->flags & MTD_WRITEABLE))
 331                 dev->mbd.readonly = 1;
 332
 333         if (add_mtd_blktrans_dev(&dev->mbd))
 334                 kfree(dev);
 335 }
 336
 337 static void mtdblock_remove_dev(struct mtd_blktrans_dev *dev)
 338 {
 339         del_mtd_blktrans_dev(dev);
 340 }
 341
 342 static struct mtd_blktrans_ops mtdblock_tr = {
 343         .name           = "mtdblock",
 344         .major          = MTD_BLOCK_MAJOR,
 345         .part_bits      = 0,
 346         .blksize        = 512,
 347         .open           = mtdblock_open,
 348         .flush          = mtdblock_flush,
 349         .release        = mtdblock_release,
 350         .readsect       = mtdblock_readsect,
 351         .writesect      = mtdblock_writesect,
 352         .add_mtd        = mtdblock_add_mtd,
 353         .remove_dev     = mtdblock_remove_dev,
 354         .owner          = THIS_MODULE,
 355 };
 356
 357 module_mtd_blktrans(mtdblock_tr);
 358
 359 MODULE_LICENSE("GPL");
 360 MODULE_AUTHOR("Nicolas Pitre <nico@fluxnic.net> et al.");
 361 MODULE_DESCRIPTION("Caching read/erase/writeback block device emulation access to MTD devices");