fs/char_dev.c

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