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/fs.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 static inline int zonefs_zone_mgmt(struct inode *inode,
  28                                    enum req_opf op)
  29 {
  30         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  31         int ret;
  32
  33         lockdep_assert_held(&zi->i_truncate_mutex);
  34
  35         ret = blkdev_zone_mgmt(inode->i_sb->s_bdev, op, zi->i_zsector,
  36                                zi->i_zone_size >> SECTOR_SHIFT, GFP_NOFS);
  37         if (ret) {
  38                 zonefs_err(inode->i_sb,
  39                            "Zone management operation %s at %llu failed %d\n",
  40                            blk_op_str(op), zi->i_zsector, ret);
  41                 return ret;
  42         }
  43
  44         return 0;
  45 }
  46
  47 static inline void zonefs_i_size_write(struct inode *inode, loff_t isize)
  48 {
  49         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  50
  51         i_size_write(inode, isize);
  52         /*
  53          * A full zone is no longer open/active and does not need
  54          * explicit closing.
  55          */
  56         if (isize >= zi->i_max_size)
  57                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
  58 }
  59
  60 static int zonefs_iomap_begin(struct inode *inode, loff_t offset, loff_t length,
  61                               unsigned int flags, struct iomap *iomap,
  62                               struct iomap *srcmap)
  63 {
  64         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
  65         struct super_block *sb = inode->i_sb;
  66         loff_t isize;
  67
  68         /* All I/Os should always be within the file maximum size */
  69         if (WARN_ON_ONCE(offset + length > zi->i_max_size))
  70                 return -EIO;
  71
  72         /*
  73          * Sequential zones can only accept direct writes. This is already
  74          * checked when writes are issued, so warn if we see a page writeback
  75          * operation.
  76          */
  77         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
  78                          (flags & IOMAP_WRITE) && !(flags & IOMAP_DIRECT)))
  79                 return -EIO;
  80
  81         /*
  82          * For conventional zones, all blocks are always mapped. For sequential
  83          * zones, all blocks after always mapped below the inode size (zone
  84          * write pointer) and unwriten beyond.
  85          */
  86         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
  87         isize = i_size_read(inode);
  88         if (offset >= isize)
  89                 iomap->type = IOMAP_UNWRITTEN;
  90         else
  91                 iomap->type = IOMAP_MAPPED;
  92         if (flags & IOMAP_WRITE)
  93                 length = zi->i_max_size - offset;
  94         else
  95                 length = min(length, isize - offset);
  96         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
  97
  98         iomap->offset = ALIGN_DOWN(offset, sb->s_blocksize);
  99         iomap->length = ALIGN(offset + length, sb->s_blocksize) - iomap->offset;
 100         iomap->bdev = inode->i_sb->s_bdev;
 101         iomap->addr = (zi->i_zsector << SECTOR_SHIFT) + iomap->offset;
 102
 103         return 0;
 104 }
 105
 106 static const struct iomap_ops zonefs_iomap_ops = {
 107         .iomap_begin    = zonefs_iomap_begin,
 108 };
 109
 110 static int zonefs_readpage(struct file *unused, struct page *page)
 111 {
 112         return iomap_readpage(page, &zonefs_iomap_ops);
 113 }
 114
 115 static void zonefs_readahead(struct readahead_control *rac)
 116 {
 117         iomap_readahead(rac, &zonefs_iomap_ops);
 118 }
 119
 120 /*
 121  * Map blocks for page writeback. This is used only on conventional zone files,
 122  * which implies that the page range can only be within the fixed inode size.
 123  */
 124 static int zonefs_map_blocks(struct iomap_writepage_ctx *wpc,
 125                              struct inode *inode, loff_t offset)
 126 {
 127         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 128
 129         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
 130                 return -EIO;
 131         if (WARN_ON_ONCE(offset >= i_size_read(inode)))
 132                 return -EIO;
 133
 134         /* If the mapping is already OK, nothing needs to be done */
 135         if (offset >= wpc->iomap.offset &&
 136             offset < wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length)
 137                 return 0;
 138
 139         return zonefs_iomap_begin(inode, offset, zi->i_max_size - offset,
 140                                   IOMAP_WRITE, &wpc->iomap, NULL);
 141 }
 142
 143 static const struct iomap_writeback_ops zonefs_writeback_ops = {
 144         .map_blocks             = zonefs_map_blocks,
 145 };
 146
 147 static int zonefs_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 148 {
 149         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
 150
 151         return iomap_writepage(page, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
 152 }
 153
 154 static int zonefs_writepages(struct address_space *mapping,
 155                              struct writeback_control *wbc)
 156 {
 157         struct iomap_writepage_ctx wpc = { };
 158
 159         return iomap_writepages(mapping, wbc, &wpc, &zonefs_writeback_ops);
 160 }
 161
 162 static const struct address_space_operations zonefs_file_aops = {
 163         .readpage               = zonefs_readpage,
 164         .readahead              = zonefs_readahead,
 165         .writepage              = zonefs_writepage,
 166         .writepages             = zonefs_writepages,
 167         .set_page_dirty         = iomap_set_page_dirty,
 168         .releasepage            = iomap_releasepage,
 169         .invalidatepage         = iomap_invalidatepage,
 170         .migratepage            = iomap_migrate_page,
 171         .is_partially_uptodate  = iomap_is_partially_uptodate,
 172         .error_remove_page      = generic_error_remove_page,
 173         .direct_IO              = noop_direct_IO,
 174 };
 175
 176 static void zonefs_update_stats(struct inode *inode, loff_t new_isize)
 177 {
 178         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 179         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 180         loff_t old_isize = i_size_read(inode);
 181         loff_t nr_blocks;
 182
 183         if (new_isize == old_isize)
 184                 return;
 185
 186         spin_lock(&sbi->s_lock);
 187
 188         /*
 189          * This may be called for an update after an IO error.
 190          * So beware of the values seen.
 191          */
 192         if (new_isize < old_isize) {
 193                 nr_blocks = (old_isize - new_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
 194                 if (sbi->s_used_blocks > nr_blocks)
 195                         sbi->s_used_blocks -= nr_blocks;
 196                 else
 197                         sbi->s_used_blocks = 0;
 198         } else {
 199                 sbi->s_used_blocks +=
 200                         (new_isize - old_isize) >> sb->s_blocksize_bits;
 201                 if (sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks)
 202                         sbi->s_used_blocks = sbi->s_blocks;
 203         }
 204
 205         spin_unlock(&sbi->s_lock);
 206 }
 207
 208 /*
 209  * Check a zone condition and adjust its file inode access permissions for
 210  * offline and readonly zones. Return the inode size corresponding to the
 211  * amount of readable data in the zone.
 212  */
 213 static loff_t zonefs_check_zone_condition(struct inode *inode,
 214                                           struct blk_zone *zone, bool warn,
 215                                           bool mount)
 216 {
 217         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 218
 219         switch (zone->cond) {
 220         case BLK_ZONE_COND_OFFLINE:
 221                 /*
 222                  * Dead zone: make the inode immutable, disable all accesses
 223                  * and set the file size to 0 (zone wp set to zone start).
 224                  */
 225                 if (warn)
 226                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: offline zone\n",
 227                                     inode->i_ino);
 228                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
 229                 inode->i_mode &= ~0777;
 230                 zone->wp = zone->start;
 231                 return 0;
 232         case BLK_ZONE_COND_READONLY:
 233                 /*
 234                  * The write pointer of read-only zones is invalid. If such a
 235                  * zone is found during mount, the file size cannot be retrieved
 236                  * so we treat the zone as offline (mount == true case).
 237                  * Otherwise, keep the file size as it was when last updated
 238                  * so that the user can recover data. In both cases, writes are
 239                  * always disabled for the zone.
 240                  */
 241                 if (warn)
 242                         zonefs_warn(inode->i_sb, "inode %lu: read-only zone\n",
 243                                     inode->i_ino);
 244                 inode->i_flags |= S_IMMUTABLE;
 245                 if (mount) {
 246                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
 247                         inode->i_mode &= ~0777;
 248                         zone->wp = zone->start;
 249                         return 0;
 250                 }
 251                 inode->i_mode &= ~0222;
 252                 return i_size_read(inode);
 253         default:
 254                 if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 255                         return zi->i_max_size;
 256                 return (zone->wp - zone->start) << SECTOR_SHIFT;
 257         }
 258 }
 259
 260 struct zonefs_ioerr_data {
 261         struct inode    *inode;
 262         bool            write;
 263 };
 264
 265 static int zonefs_io_error_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
 266                               void *data)
 267 {
 268         struct zonefs_ioerr_data *err = data;
 269         struct inode *inode = err->inode;
 270         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 271         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 272         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 273         loff_t isize, data_size;
 274
 275         /*
 276          * Check the zone condition: if the zone is not "bad" (offline or
 277          * read-only), read errors are simply signaled to the IO issuer as long
 278          * as there is no inconsistency between the inode size and the amount of
 279          * data writen in the zone (data_size).
 280          */
 281         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, false);
 282         isize = i_size_read(inode);
 283         if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE &&
 284             zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY &&
 285             !err->write && isize == data_size)
 286                 return 0;
 287
 288         /*
 289          * At this point, we detected either a bad zone or an inconsistency
 290          * between the inode size and the amount of data written in the zone.
 291          * For the latter case, the cause may be a write IO error or an external
 292          * action on the device. Two error patterns exist:
 293          * 1) The inode size is lower than the amount of data in the zone:
 294          *    a write operation partially failed and data was writen at the end
 295          *    of the file. This can happen in the case of a large direct IO
 296          *    needing several BIOs and/or write requests to be processed.
 297          * 2) The inode size is larger than the amount of data in the zone:
 298          *    this can happen with a deferred write error with the use of the
 299          *    device side write cache after getting successful write IO
 300          *    completions. Other possibilities are (a) an external corruption,
 301          *    e.g. an application reset the zone directly, or (b) the device
 302          *    has a serious problem (e.g. firmware bug).
 303          *
 304          * In all cases, warn about inode size inconsistency and handle the
 305          * IO error according to the zone condition and to the mount options.
 306          */
 307         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && isize != data_size)
 308                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: invalid size %lld (should be %lld)\n",
 309                             inode->i_ino, isize, data_size);
 310
 311         /*
 312          * First handle bad zones signaled by hardware. The mount options
 313          * errors=zone-ro and errors=zone-offline result in changing the
 314          * zone condition to read-only and offline respectively, as if the
 315          * condition was signaled by the hardware.
 316          */
 317         if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
 318             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL) {
 319                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: read/write access disabled\n",
 320                             inode->i_ino);
 321                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
 322                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
 323                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
 324                                                                 false, false);
 325                 }
 326         } else if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY ||
 327                    sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO) {
 328                 zonefs_warn(sb, "inode %lu: write access disabled\n",
 329                             inode->i_ino);
 330                 if (zone->cond != BLK_ZONE_COND_READONLY) {
 331                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
 332                         data_size = zonefs_check_zone_condition(inode, zone,
 333                                                                 false, false);
 334                 }
 335         }
 336
 337         /*
 338          * If the filesystem is mounted with the explicit-open mount option, we
 339          * need to clear the ZONEFS_ZONE_OPEN flag if the zone transitioned to
 340          * the read-only or offline condition, to avoid attempting an explicit
 341          * close of the zone when the inode file is closed.
 342          */
 343         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) &&
 344             (zone->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE ||
 345              zone->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY))
 346                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
 347
 348         /*
 349          * If error=remount-ro was specified, any error result in remounting
 350          * the volume as read-only.
 351          */
 352         if ((sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO) && !sb_rdonly(sb)) {
 353                 zonefs_warn(sb, "remounting filesystem read-only\n");
 354                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
 355         }
 356
 357         /*
 358          * Update block usage stats and the inode size  to prevent access to
 359          * invalid data.
 360          */
 361         zonefs_update_stats(inode, data_size);
 362         zonefs_i_size_write(inode, data_size);
 363         zi->i_wpoffset = data_size;
 364
 365         return 0;
 366 }
 367
 368 /*
 369  * When an file IO error occurs, check the file zone to see if there is a change
 370  * in the zone condition (e.g. offline or read-only). For a failed write to a
 371  * sequential zone, the zone write pointer position must also be checked to
 372  * eventually correct the file size and zonefs inode write pointer offset
 373  * (which can be out of sync with the drive due to partial write failures).
 374  */
 375 static void __zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
 376 {
 377         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 378         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 379         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
 380         unsigned int noio_flag;
 381         unsigned int nr_zones =
 382                 zi->i_zone_size >> (sbi->s_zone_sectors_shift + SECTOR_SHIFT);
 383         struct zonefs_ioerr_data err = {
 384                 .inode = inode,
 385                 .write = write,
 386         };
 387         int ret;
 388
 389         /*
 390          * Memory allocations in blkdev_report_zones() can trigger a memory
 391          * reclaim which may in turn cause a recursion into zonefs as well as
 392          * struct request allocations for the same device. The former case may
 393          * end up in a deadlock on the inode truncate mutex, while the latter
 394          * may prevent IO forward progress. Executing the report zones under
 395          * the GFP_NOIO context avoids both problems.
 396          */
 397         noio_flag = memalloc_noio_save();
 398         ret = blkdev_report_zones(sb->s_bdev, zi->i_zsector, nr_zones,
 399                                   zonefs_io_error_cb, &err);
 400         if (ret != nr_zones)
 401                 zonefs_err(sb, "Get inode %lu zone information failed %d\n",
 402                            inode->i_ino, ret);
 403         memalloc_noio_restore(noio_flag);
 404 }
 405
 406 static void zonefs_io_error(struct inode *inode, bool write)
 407 {
 408         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 409
 410         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 411         __zonefs_io_error(inode, write);
 412         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 413 }
 414
 415 static int zonefs_file_truncate(struct inode *inode, loff_t isize)
 416 {
 417         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 418         loff_t old_isize;
 419         enum req_opf op;
 420         int ret = 0;
 421
 422         /*
 423          * Only sequential zone files can be truncated and truncation is allowed
 424          * only down to a 0 size, which is equivalent to a zone reset, and to
 425          * the maximum file size, which is equivalent to a zone finish.
 426          */
 427         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
 428                 return -EPERM;
 429
 430         if (!isize)
 431                 op = REQ_OP_ZONE_RESET;
 432         else if (isize == zi->i_max_size)
 433                 op = REQ_OP_ZONE_FINISH;
 434         else
 435                 return -EPERM;
 436
 437         inode_dio_wait(inode);
 438
 439         /* Serialize against page faults */
 440         down_write(&zi->i_mmap_sem);
 441
 442         /* Serialize against zonefs_iomap_begin() */
 443         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 444
 445         old_isize = i_size_read(inode);
 446         if (isize == old_isize)
 447                 goto unlock;
 448
 449         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, op);
 450         if (ret)
 451                 goto unlock;
 452
 453         /*
 454          * If the mount option ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN is set,
 455          * take care of open zones.
 456          */
 457         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN) {
 458                 /*
 459                  * Truncating a zone to EMPTY or FULL is the equivalent of
 460                  * closing the zone. For a truncation to 0, we need to
 461                  * re-open the zone to ensure new writes can be processed.
 462                  * For a truncation to the maximum file size, the zone is
 463                  * closed and writes cannot be accepted anymore, so clear
 464                  * the open flag.
 465                  */
 466                 if (!isize)
 467                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
 468                 else
 469                         zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
 470         }
 471
 472         zonefs_update_stats(inode, isize);
 473         truncate_setsize(inode, isize);
 474         zi->i_wpoffset = isize;
 475
 476 unlock:
 477         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 478         up_write(&zi->i_mmap_sem);
 479
 480         return ret;
 481 }
 482
 483 static int zonefs_inode_setattr(struct user_namespace *mnt_userns,
 484                                 struct dentry *dentry, struct iattr *iattr)
 485 {
 486         struct inode *inode = d_inode(dentry);
 487         int ret;
 488
 489         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 490                 return -EPERM;
 491
 492         ret = setattr_prepare(&init_user_ns, dentry, iattr);
 493         if (ret)
 494                 return ret;
 495
 496         /*
 497          * Since files and directories cannot be created nor deleted, do not
 498          * allow setting any write attributes on the sub-directories grouping
 499          * files by zone type.
 500          */
 501         if ((iattr->ia_valid & ATTR_MODE) && S_ISDIR(inode->i_mode) &&
 502             (iattr->ia_mode & 0222))
 503                 return -EPERM;
 504
 505         if (((iattr->ia_valid & ATTR_UID) &&
 506              !uid_eq(iattr->ia_uid, inode->i_uid)) ||
 507             ((iattr->ia_valid & ATTR_GID) &&
 508              !gid_eq(iattr->ia_gid, inode->i_gid))) {
 509                 ret = dquot_transfer(inode, iattr);
 510                 if (ret)
 511                         return ret;
 512         }
 513
 514         if (iattr->ia_valid & ATTR_SIZE) {
 515                 ret = zonefs_file_truncate(inode, iattr->ia_size);
 516                 if (ret)
 517                         return ret;
 518         }
 519
 520         setattr_copy(&init_user_ns, inode, iattr);
 521
 522         return 0;
 523 }
 524
 525 static const struct inode_operations zonefs_file_inode_operations = {
 526         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
 527 };
 528
 529 static int zonefs_file_fsync(struct file *file, loff_t start, loff_t end,
 530                              int datasync)
 531 {
 532         struct inode *inode = file_inode(file);
 533         int ret = 0;
 534
 535         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 536                 return -EPERM;
 537
 538         /*
 539          * Since only direct writes are allowed in sequential files, page cache
 540          * flush is needed only for conventional zone files.
 541          */
 542         if (ZONEFS_I(inode)->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 543                 ret = file_write_and_wait_range(file, start, end);
 544         if (!ret)
 545                 ret = blkdev_issue_flush(inode->i_sb->s_bdev, GFP_KERNEL);
 546
 547         if (ret)
 548                 zonefs_io_error(inode, true);
 549
 550         return ret;
 551 }
 552
 553 static vm_fault_t zonefs_filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
 554 {
 555         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(file_inode(vmf->vma->vm_file));
 556         vm_fault_t ret;
 557
 558         down_read(&zi->i_mmap_sem);
 559         ret = filemap_fault(vmf);
 560         up_read(&zi->i_mmap_sem);
 561
 562         return ret;
 563 }
 564
 565 static vm_fault_t zonefs_filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
 566 {
 567         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
 568         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 569         vm_fault_t ret;
 570
 571         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 572                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 573
 574         /*
 575          * Sanity check: only conventional zone files can have shared
 576          * writeable mappings.
 577          */
 578         if (WARN_ON_ONCE(zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV))
 579                 return VM_FAULT_NOPAGE;
 580
 581         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
 582         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
 583
 584         /* Serialize against truncates */
 585         down_read(&zi->i_mmap_sem);
 586         ret = iomap_page_mkwrite(vmf, &zonefs_iomap_ops);
 587         up_read(&zi->i_mmap_sem);
 588
 589         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
 590         return ret;
 591 }
 592
 593 static const struct vm_operations_struct zonefs_file_vm_ops = {
 594         .fault          = zonefs_filemap_fault,
 595         .map_pages      = filemap_map_pages,
 596         .page_mkwrite   = zonefs_filemap_page_mkwrite,
 597 };
 598
 599 static int zonefs_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 600 {
 601         /*
 602          * Conventional zones accept random writes, so their files can support
 603          * shared writable mappings. For sequential zone files, only read
 604          * mappings are possible since there are no guarantees for write
 605          * ordering between msync() and page cache writeback.
 606          */
 607         if (ZONEFS_I(file_inode(file))->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
 608             (vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
 609                 return -EINVAL;
 610
 611         file_accessed(file);
 612         vma->vm_ops = &zonefs_file_vm_ops;
 613
 614         return 0;
 615 }
 616
 617 static loff_t zonefs_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 618 {
 619         loff_t isize = i_size_read(file_inode(file));
 620
 621         /*
 622          * Seeks are limited to below the zone size for conventional zones
 623          * and below the zone write pointer for sequential zones. In both
 624          * cases, this limit is the inode size.
 625          */
 626         return generic_file_llseek_size(file, offset, whence, isize, isize);
 627 }
 628
 629 static int zonefs_file_write_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
 630                                         int error, unsigned int flags)
 631 {
 632         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 633         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 634
 635         if (error) {
 636                 zonefs_io_error(inode, true);
 637                 return error;
 638         }
 639
 640         if (size && zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV) {
 641                 /*
 642                  * Note that we may be seeing completions out of order,
 643                  * but that is not a problem since a write completed
 644                  * successfully necessarily means that all preceding writes
 645                  * were also successful. So we can safely increase the inode
 646                  * size to the write end location.
 647                  */
 648                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 649                 if (i_size_read(inode) < iocb->ki_pos + size) {
 650                         zonefs_update_stats(inode, iocb->ki_pos + size);
 651                         zonefs_i_size_write(inode, iocb->ki_pos + size);
 652                 }
 653                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 654         }
 655
 656         return 0;
 657 }
 658
 659 static const struct iomap_dio_ops zonefs_write_dio_ops = {
 660         .end_io                 = zonefs_file_write_dio_end_io,
 661 };
 662
 663 static ssize_t zonefs_file_dio_append(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 664 {
 665         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 666         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 667         struct block_device *bdev = inode->i_sb->s_bdev;
 668         unsigned int max;
 669         struct bio *bio;
 670         ssize_t size;
 671         int nr_pages;
 672         ssize_t ret;
 673
 674         max = queue_max_zone_append_sectors(bdev_get_queue(bdev));
 675         max = ALIGN_DOWN(max << SECTOR_SHIFT, inode->i_sb->s_blocksize);
 676         iov_iter_truncate(from, max);
 677
 678         nr_pages = iov_iter_npages(from, BIO_MAX_PAGES);
 679         if (!nr_pages)
 680                 return 0;
 681
 682         bio = bio_alloc_bioset(GFP_NOFS, nr_pages, &fs_bio_set);
 683         if (!bio)
 684                 return -ENOMEM;
 685
 686         bio_set_dev(bio, bdev);
 687         bio->bi_iter.bi_sector = zi->i_zsector;
 688         bio->bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 689         bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 690         bio->bi_opf = REQ_OP_ZONE_APPEND | REQ_SYNC | REQ_IDLE;
 691         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
 692                 bio->bi_opf |= REQ_FUA;
 693
 694         ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, from);
 695         if (unlikely(ret))
 696                 goto out_release;
 697
 698         size = bio->bi_iter.bi_size;
 699         task_io_account_write(size);
 700
 701         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
 702                 bio_set_polled(bio, iocb);
 703
 704         ret = submit_bio_wait(bio);
 705
 706         zonefs_file_write_dio_end_io(iocb, size, ret, 0);
 707
 708 out_release:
 709         bio_release_pages(bio, false);
 710         bio_put(bio);
 711
 712         if (ret >= 0) {
 713                 iocb->ki_pos += size;
 714                 return size;
 715         }
 716
 717         return ret;
 718 }
 719
 720 /*
 721  * Handle direct writes. For sequential zone files, this is the only possible
 722  * write path. For these files, check that the user is issuing writes
 723  * sequentially from the end of the file. This code assumes that the block layer
 724  * delivers write requests to the device in sequential order. This is always the
 725  * case if a block IO scheduler implementing the ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE
 726  * elevator feature is being used (e.g. mq-deadline). The block layer always
 727  * automatically select such an elevator for zoned block devices during the
 728  * device initialization.
 729  */
 730 static ssize_t zonefs_file_dio_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 731 {
 732         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 733         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 734         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 735         bool sync = is_sync_kiocb(iocb);
 736         bool append = false;
 737         size_t count;
 738         ssize_t ret;
 739
 740         /*
 741          * For async direct IOs to sequential zone files, refuse IOCB_NOWAIT
 742          * as this can cause write reordering (e.g. the first aio gets EAGAIN
 743          * on the inode lock but the second goes through but is now unaligned).
 744          */
 745         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ && !sync &&
 746             (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
 747                 return -EOPNOTSUPP;
 748
 749         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 750                 if (!inode_trylock(inode))
 751                         return -EAGAIN;
 752         } else {
 753                 inode_lock(inode);
 754         }
 755
 756         ret = generic_write_checks(iocb, from);
 757         if (ret <= 0)
 758                 goto inode_unlock;
 759
 760         iov_iter_truncate(from, zi->i_max_size - iocb->ki_pos);
 761         count = iov_iter_count(from);
 762
 763         if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
 764                 ret = -EINVAL;
 765                 goto inode_unlock;
 766         }
 767
 768         /* Enforce sequential writes (append only) in sequential zones */
 769         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ) {
 770                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 771                 if (iocb->ki_pos != zi->i_wpoffset) {
 772                         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 773                         ret = -EINVAL;
 774                         goto inode_unlock;
 775                 }
 776                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 777                 append = sync;
 778         }
 779
 780         if (append)
 781                 ret = zonefs_file_dio_append(iocb, from);
 782         else
 783                 ret = iomap_dio_rw(iocb, from, &zonefs_iomap_ops,
 784                                    &zonefs_write_dio_ops, sync);
 785         if (zi->i_ztype == ZONEFS_ZTYPE_SEQ &&
 786             (ret > 0 || ret == -EIOCBQUEUED)) {
 787                 if (ret > 0)
 788                         count = ret;
 789                 mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 790                 zi->i_wpoffset += count;
 791                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 792         }
 793
 794 inode_unlock:
 795         inode_unlock(inode);
 796
 797         return ret;
 798 }
 799
 800 static ssize_t zonefs_file_buffered_write(struct kiocb *iocb,
 801                                           struct iov_iter *from)
 802 {
 803         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 804         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 805         ssize_t ret;
 806
 807         /*
 808          * Direct IO writes are mandatory for sequential zone files so that the
 809          * write IO issuing order is preserved.
 810          */
 811         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_CNV)
 812                 return -EIO;
 813
 814         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 815                 if (!inode_trylock(inode))
 816                         return -EAGAIN;
 817         } else {
 818                 inode_lock(inode);
 819         }
 820
 821         ret = generic_write_checks(iocb, from);
 822         if (ret <= 0)
 823                 goto inode_unlock;
 824
 825         iov_iter_truncate(from, zi->i_max_size - iocb->ki_pos);
 826
 827         ret = iomap_file_buffered_write(iocb, from, &zonefs_iomap_ops);
 828         if (ret > 0)
 829                 iocb->ki_pos += ret;
 830         else if (ret == -EIO)
 831                 zonefs_io_error(inode, true);
 832
 833 inode_unlock:
 834         inode_unlock(inode);
 835         if (ret > 0)
 836                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
 837
 838         return ret;
 839 }
 840
 841 static ssize_t zonefs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 842 {
 843         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 844
 845         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode)))
 846                 return -EPERM;
 847
 848         if (sb_rdonly(inode->i_sb))
 849                 return -EROFS;
 850
 851         /* Write operations beyond the zone size are not allowed */
 852         if (iocb->ki_pos >= ZONEFS_I(inode)->i_max_size)
 853                 return -EFBIG;
 854
 855         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 856                 ssize_t ret = zonefs_file_dio_write(iocb, from);
 857                 if (ret != -ENOTBLK)
 858                         return ret;
 859         }
 860
 861         return zonefs_file_buffered_write(iocb, from);
 862 }
 863
 864 static int zonefs_file_read_dio_end_io(struct kiocb *iocb, ssize_t size,
 865                                        int error, unsigned int flags)
 866 {
 867         if (error) {
 868                 zonefs_io_error(file_inode(iocb->ki_filp), false);
 869                 return error;
 870         }
 871
 872         return 0;
 873 }
 874
 875 static const struct iomap_dio_ops zonefs_read_dio_ops = {
 876         .end_io                 = zonefs_file_read_dio_end_io,
 877 };
 878
 879 static ssize_t zonefs_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
 880 {
 881         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 882         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 883         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 884         loff_t isize;
 885         ssize_t ret;
 886
 887         /* Offline zones cannot be read */
 888         if (unlikely(IS_IMMUTABLE(inode) && !(inode->i_mode & 0777)))
 889                 return -EPERM;
 890
 891         if (iocb->ki_pos >= zi->i_max_size)
 892                 return 0;
 893
 894         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 895                 if (!inode_trylock_shared(inode))
 896                         return -EAGAIN;
 897         } else {
 898                 inode_lock_shared(inode);
 899         }
 900
 901         /* Limit read operations to written data */
 902         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 903         isize = i_size_read(inode);
 904         if (iocb->ki_pos >= isize) {
 905                 mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 906                 ret = 0;
 907                 goto inode_unlock;
 908         }
 909         iov_iter_truncate(to, isize - iocb->ki_pos);
 910         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 911
 912         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 913                 size_t count = iov_iter_count(to);
 914
 915                 if ((iocb->ki_pos | count) & (sb->s_blocksize - 1)) {
 916                         ret = -EINVAL;
 917                         goto inode_unlock;
 918                 }
 919                 file_accessed(iocb->ki_filp);
 920                 ret = iomap_dio_rw(iocb, to, &zonefs_iomap_ops,
 921                                    &zonefs_read_dio_ops, is_sync_kiocb(iocb));
 922         } else {
 923                 ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
 924                 if (ret == -EIO)
 925                         zonefs_io_error(inode, false);
 926         }
 927
 928 inode_unlock:
 929         inode_unlock_shared(inode);
 930
 931         return ret;
 932 }
 933
 934 static inline bool zonefs_file_use_exp_open(struct inode *inode, struct file *file)
 935 {
 936         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 937         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
 938
 939         if (!(sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN))
 940                 return false;
 941
 942         if (zi->i_ztype != ZONEFS_ZTYPE_SEQ)
 943                 return false;
 944
 945         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
 946                 return false;
 947
 948         return true;
 949 }
 950
 951 static int zonefs_open_zone(struct inode *inode)
 952 {
 953         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
 954         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
 955         int ret = 0;
 956
 957         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
 958
 959         zi->i_wr_refcnt++;
 960         if (zi->i_wr_refcnt == 1) {
 961
 962                 if (atomic_inc_return(&sbi->s_open_zones) > sbi->s_max_open_zones) {
 963                         atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
 964                         ret = -EBUSY;
 965                         goto unlock;
 966                 }
 967
 968                 if (i_size_read(inode) < zi->i_max_size) {
 969                         ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_OPEN);
 970                         if (ret) {
 971                                 zi->i_wr_refcnt--;
 972                                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
 973                                 goto unlock;
 974                         }
 975                         zi->i_flags |= ZONEFS_ZONE_OPEN;
 976                 }
 977         }
 978
 979 unlock:
 980         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
 981
 982         return ret;
 983 }
 984
 985 static int zonefs_file_open(struct inode *inode, struct file *file)
 986 {
 987         int ret;
 988
 989         ret = generic_file_open(inode, file);
 990         if (ret)
 991                 return ret;
 992
 993         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
 994                 return zonefs_open_zone(inode);
 995
 996         return 0;
 997 }
 998
 999 static void zonefs_close_zone(struct inode *inode)
1000 {
1001         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1002         int ret = 0;
1003
1004         mutex_lock(&zi->i_truncate_mutex);
1005         zi->i_wr_refcnt--;
1006         if (!zi->i_wr_refcnt) {
1007                 struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(inode->i_sb);
1008                 struct super_block *sb = inode->i_sb;
1009
1010                 /*
1011                  * If the file zone is full, it is not open anymore and we only
1012                  * need to decrement the open count.
1013                  */
1014                 if (!(zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN))
1015                         goto dec;
1016
1017                 ret = zonefs_zone_mgmt(inode, REQ_OP_ZONE_CLOSE);
1018                 if (ret) {
1019                         __zonefs_io_error(inode, false);
1020                         /*
1021                          * Leaving zones explicitly open may lead to a state
1022                          * where most zones cannot be written (zone resources
1023                          * exhausted). So take preventive action by remounting
1024                          * read-only.
1025                          */
1026                         if (zi->i_flags & ZONEFS_ZONE_OPEN &&
1027                             !(sb->s_flags & SB_RDONLY)) {
1028                                 zonefs_warn(sb, "closing zone failed, remounting filesystem read-only\n");
1029                                 sb->s_flags |= SB_RDONLY;
1030                         }
1031                 }
1032                 zi->i_flags &= ~ZONEFS_ZONE_OPEN;
1033 dec:
1034                 atomic_dec(&sbi->s_open_zones);
1035         }
1036         mutex_unlock(&zi->i_truncate_mutex);
1037 }
1038
1039 static int zonefs_file_release(struct inode *inode, struct file *file)
1040 {
1041         /*
1042          * If we explicitly open a zone we must close it again as well, but the
1043          * zone management operation can fail (either due to an IO error or as
1044          * the zone has gone offline or read-only). Make sure we don't fail the
1045          * close(2) for user-space.
1046          */
1047         if (zonefs_file_use_exp_open(inode, file))
1048                 zonefs_close_zone(inode);
1049
1050         return 0;
1051 }
1052
1053 static const struct file_operations zonefs_file_operations = {
1054         .open           = zonefs_file_open,
1055         .release        = zonefs_file_release,
1056         .fsync          = zonefs_file_fsync,
1057         .mmap           = zonefs_file_mmap,
1058         .llseek         = zonefs_file_llseek,
1059         .read_iter      = zonefs_file_read_iter,
1060         .write_iter     = zonefs_file_write_iter,
1061         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1062         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1063         .iopoll         = iomap_dio_iopoll,
1064 };
1065
1066 static struct kmem_cache *zonefs_inode_cachep;
1067
1068 static struct inode *zonefs_alloc_inode(struct super_block *sb)
1069 {
1070         struct zonefs_inode_info *zi;
1071
1072         zi = kmem_cache_alloc(zonefs_inode_cachep, GFP_KERNEL);
1073         if (!zi)
1074                 return NULL;
1075
1076         inode_init_once(&zi->i_vnode);
1077         mutex_init(&zi->i_truncate_mutex);
1078         init_rwsem(&zi->i_mmap_sem);
1079         zi->i_wr_refcnt = 0;
1080
1081         return &zi->i_vnode;
1082 }
1083
1084 static void zonefs_free_inode(struct inode *inode)
1085 {
1086         kmem_cache_free(zonefs_inode_cachep, ZONEFS_I(inode));
1087 }
1088
1089 /*
1090  * File system stat.
1091  */
1092 static int zonefs_statfs(struct dentry *dentry, struct kstatfs *buf)
1093 {
1094         struct super_block *sb = dentry->d_sb;
1095         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1096         enum zonefs_ztype t;
1097         u64 fsid;
1098
1099         buf->f_type = ZONEFS_MAGIC;
1100         buf->f_bsize = sb->s_blocksize;
1101         buf->f_namelen = ZONEFS_NAME_MAX;
1102
1103         spin_lock(&sbi->s_lock);
1104
1105         buf->f_blocks = sbi->s_blocks;
1106         if (WARN_ON(sbi->s_used_blocks > sbi->s_blocks))
1107                 buf->f_bfree = 0;
1108         else
1109                 buf->f_bfree = buf->f_blocks - sbi->s_used_blocks;
1110         buf->f_bavail = buf->f_bfree;
1111
1112         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1113                 if (sbi->s_nr_files[t])
1114                         buf->f_files += sbi->s_nr_files[t] + 1;
1115         }
1116         buf->f_ffree = 0;
1117
1118         spin_unlock(&sbi->s_lock);
1119
1120         fsid = le64_to_cpup((void *)sbi->s_uuid.b) ^
1121                 le64_to_cpup((void *)sbi->s_uuid.b + sizeof(u64));
1122         buf->f_fsid = u64_to_fsid(fsid);
1123
1124         return 0;
1125 }
1126
1127 enum {
1128         Opt_errors_ro, Opt_errors_zro, Opt_errors_zol, Opt_errors_repair,
1129         Opt_explicit_open, Opt_err,
1130 };
1131
1132 static const match_table_t tokens = {
1133         { Opt_errors_ro,        "errors=remount-ro"},
1134         { Opt_errors_zro,       "errors=zone-ro"},
1135         { Opt_errors_zol,       "errors=zone-offline"},
1136         { Opt_errors_repair,    "errors=repair"},
1137         { Opt_explicit_open,    "explicit-open" },
1138         { Opt_err,              NULL}
1139 };
1140
1141 static int zonefs_parse_options(struct super_block *sb, char *options)
1142 {
1143         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1144         substring_t args[MAX_OPT_ARGS];
1145         char *p;
1146
1147         if (!options)
1148                 return 0;
1149
1150         while ((p = strsep(&options, ",")) != NULL) {
1151                 int token;
1152
1153                 if (!*p)
1154                         continue;
1155
1156                 token = match_token(p, tokens, args);
1157                 switch (token) {
1158                 case Opt_errors_ro:
1159                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1160                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1161                         break;
1162                 case Opt_errors_zro:
1163                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1164                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO;
1165                         break;
1166                 case Opt_errors_zol:
1167                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1168                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL;
1169                         break;
1170                 case Opt_errors_repair:
1171                         sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_MASK;
1172                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR;
1173                         break;
1174                 case Opt_explicit_open:
1175                         sbi->s_mount_opts |= ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1176                         break;
1177                 default:
1178                         return -EINVAL;
1179                 }
1180         }
1181
1182         return 0;
1183 }
1184
1185 static int zonefs_show_options(struct seq_file *seq, struct dentry *root)
1186 {
1187         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(root->d_sb);
1188
1189         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO)
1190                 seq_puts(seq, ",errors=remount-ro");
1191         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZRO)
1192                 seq_puts(seq, ",errors=zone-ro");
1193         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_ZOL)
1194                 seq_puts(seq, ",errors=zone-offline");
1195         if (sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_REPAIR)
1196                 seq_puts(seq, ",errors=repair");
1197
1198         return 0;
1199 }
1200
1201 static int zonefs_remount(struct super_block *sb, int *flags, char *data)
1202 {
1203         sync_filesystem(sb);
1204
1205         return zonefs_parse_options(sb, data);
1206 }
1207
1208 static const struct super_operations zonefs_sops = {
1209         .alloc_inode    = zonefs_alloc_inode,
1210         .free_inode     = zonefs_free_inode,
1211         .statfs         = zonefs_statfs,
1212         .remount_fs     = zonefs_remount,
1213         .show_options   = zonefs_show_options,
1214 };
1215
1216 static const struct inode_operations zonefs_dir_inode_operations = {
1217         .lookup         = simple_lookup,
1218         .setattr        = zonefs_inode_setattr,
1219 };
1220
1221 static void zonefs_init_dir_inode(struct inode *parent, struct inode *inode,
1222                                   enum zonefs_ztype type)
1223 {
1224         struct super_block *sb = parent->i_sb;
1225
1226         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk) + type + 1;
1227         inode_init_owner(&init_user_ns, inode, parent, S_IFDIR | 0555);
1228         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1229         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1230         set_nlink(inode, 2);
1231         inc_nlink(parent);
1232 }
1233
1234 static void zonefs_init_file_inode(struct inode *inode, struct blk_zone *zone,
1235                                    enum zonefs_ztype type)
1236 {
1237         struct super_block *sb = inode->i_sb;
1238         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1239         struct zonefs_inode_info *zi = ZONEFS_I(inode);
1240
1241         inode->i_ino = zone->start >> sbi->s_zone_sectors_shift;
1242         inode->i_mode = S_IFREG | sbi->s_perm;
1243
1244         zi->i_ztype = type;
1245         zi->i_zsector = zone->start;
1246         zi->i_zone_size = zone->len << SECTOR_SHIFT;
1247
1248         zi->i_max_size = min_t(loff_t, MAX_LFS_FILESIZE,
1249                                zone->capacity << SECTOR_SHIFT);
1250         zi->i_wpoffset = zonefs_check_zone_condition(inode, zone, true, true);
1251
1252         inode->i_uid = sbi->s_uid;
1253         inode->i_gid = sbi->s_gid;
1254         inode->i_size = zi->i_wpoffset;
1255         inode->i_blocks = zi->i_max_size >> SECTOR_SHIFT;
1256
1257         inode->i_op = &zonefs_file_inode_operations;
1258         inode->i_fop = &zonefs_file_operations;
1259         inode->i_mapping->a_ops = &zonefs_file_aops;
1260
1261         sb->s_maxbytes = max(zi->i_max_size, sb->s_maxbytes);
1262         sbi->s_blocks += zi->i_max_size >> sb->s_blocksize_bits;
1263         sbi->s_used_blocks += zi->i_wpoffset >> sb->s_blocksize_bits;
1264 }
1265
1266 static struct dentry *zonefs_create_inode(struct dentry *parent,
1267                                         const char *name, struct blk_zone *zone,
1268                                         enum zonefs_ztype type)
1269 {
1270         struct inode *dir = d_inode(parent);
1271         struct dentry *dentry;
1272         struct inode *inode;
1273
1274         dentry = d_alloc_name(parent, name);
1275         if (!dentry)
1276                 return NULL;
1277
1278         inode = new_inode(parent->d_sb);
1279         if (!inode)
1280                 goto dput;
1281
1282         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = dir->i_ctime;
1283         if (zone)
1284                 zonefs_init_file_inode(inode, zone, type);
1285         else
1286                 zonefs_init_dir_inode(dir, inode, type);
1287         d_add(dentry, inode);
1288         dir->i_size++;
1289
1290         return dentry;
1291
1292 dput:
1293         dput(dentry);
1294
1295         return NULL;
1296 }
1297
1298 struct zonefs_zone_data {
1299         struct super_block      *sb;
1300         unsigned int            nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_MAX];
1301         struct blk_zone         *zones;
1302 };
1303
1304 /*
1305  * Create a zone group and populate it with zone files.
1306  */
1307 static int zonefs_create_zgroup(struct zonefs_zone_data *zd,
1308                                 enum zonefs_ztype type)
1309 {
1310         struct super_block *sb = zd->sb;
1311         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1312         struct blk_zone *zone, *next, *end;
1313         const char *zgroup_name;
1314         char *file_name;
1315         struct dentry *dir;
1316         unsigned int n = 0;
1317         int ret;
1318
1319         /* If the group is empty, there is nothing to do */
1320         if (!zd->nr_zones[type])
1321                 return 0;
1322
1323         file_name = kmalloc(ZONEFS_NAME_MAX, GFP_KERNEL);
1324         if (!file_name)
1325                 return -ENOMEM;
1326
1327         if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV)
1328                 zgroup_name = "cnv";
1329         else
1330                 zgroup_name = "seq";
1331
1332         dir = zonefs_create_inode(sb->s_root, zgroup_name, NULL, type);
1333         if (!dir) {
1334                 ret = -ENOMEM;
1335                 goto free;
1336         }
1337
1338         /*
1339          * The first zone contains the super block: skip it.
1340          */
1341         end = zd->zones + blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1342         for (zone = &zd->zones[1]; zone < end; zone = next) {
1343
1344                 next = zone + 1;
1345                 if (zonefs_zone_type(zone) != type)
1346                         continue;
1347
1348                 /*
1349                  * For conventional zones, contiguous zones can be aggregated
1350                  * together to form larger files. Note that this overwrites the
1351                  * length of the first zone of the set of contiguous zones
1352                  * aggregated together. If one offline or read-only zone is
1353                  * found, assume that all zones aggregated have the same
1354                  * condition.
1355                  */
1356                 if (type == ZONEFS_ZTYPE_CNV &&
1357                     (sbi->s_features & ZONEFS_F_AGGRCNV)) {
1358                         for (; next < end; next++) {
1359                                 if (zonefs_zone_type(next) != type)
1360                                         break;
1361                                 zone->len += next->len;
1362                                 zone->capacity += next->capacity;
1363                                 if (next->cond == BLK_ZONE_COND_READONLY &&
1364                                     zone->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1365                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_READONLY;
1366                                 else if (next->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
1367                                         zone->cond = BLK_ZONE_COND_OFFLINE;
1368                         }
1369                         if (zone->capacity != zone->len) {
1370                                 zonefs_err(sb, "Invalid conventional zone capacity\n");
1371                                 ret = -EINVAL;
1372                                 goto free;
1373                         }
1374                 }
1375
1376                 /*
1377                  * Use the file number within its group as file name.
1378                  */
1379                 snprintf(file_name, ZONEFS_NAME_MAX - 1, "%u", n);
1380                 if (!zonefs_create_inode(dir, file_name, zone, type)) {
1381                         ret = -ENOMEM;
1382                         goto free;
1383                 }
1384
1385                 n++;
1386         }
1387
1388         zonefs_info(sb, "Zone group \"%s\" has %u file%s\n",
1389                     zgroup_name, n, n > 1 ? "s" : "");
1390
1391         sbi->s_nr_files[type] = n;
1392         ret = 0;
1393
1394 free:
1395         kfree(file_name);
1396
1397         return ret;
1398 }
1399
1400 static int zonefs_get_zone_info_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
1401                                    void *data)
1402 {
1403         struct zonefs_zone_data *zd = data;
1404
1405         /*
1406          * Count the number of usable zones: the first zone at index 0 contains
1407          * the super block and is ignored.
1408          */
1409         switch (zone->type) {
1410         case BLK_ZONE_TYPE_CONVENTIONAL:
1411                 zone->wp = zone->start + zone->len;
1412                 if (idx)
1413                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_CNV]++;
1414                 break;
1415         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ:
1416         case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_PREF:
1417                 if (idx)
1418                         zd->nr_zones[ZONEFS_ZTYPE_SEQ]++;
1419                 break;
1420         default:
1421                 zonefs_err(zd->sb, "Unsupported zone type 0x%x\n",
1422                            zone->type);
1423                 return -EIO;
1424         }
1425
1426         memcpy(&zd->zones[idx], zone, sizeof(struct blk_zone));
1427
1428         return 0;
1429 }
1430
1431 static int zonefs_get_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1432 {
1433         struct block_device *bdev = zd->sb->s_bdev;
1434         int ret;
1435
1436         zd->zones = kvcalloc(blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk),
1437                              sizeof(struct blk_zone), GFP_KERNEL);
1438         if (!zd->zones)
1439                 return -ENOMEM;
1440
1441         /* Get zones information from the device */
1442         ret = blkdev_report_zones(bdev, 0, BLK_ALL_ZONES,
1443                                   zonefs_get_zone_info_cb, zd);
1444         if (ret < 0) {
1445                 zonefs_err(zd->sb, "Zone report failed %d\n", ret);
1446                 return ret;
1447         }
1448
1449         if (ret != blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk)) {
1450                 zonefs_err(zd->sb, "Invalid zone report (%d/%u zones)\n",
1451                            ret, blkdev_nr_zones(bdev->bd_disk));
1452                 return -EIO;
1453         }
1454
1455         return 0;
1456 }
1457
1458 static inline void zonefs_cleanup_zone_info(struct zonefs_zone_data *zd)
1459 {
1460         kvfree(zd->zones);
1461 }
1462
1463 /*
1464  * Read super block information from the device.
1465  */
1466 static int zonefs_read_super(struct super_block *sb)
1467 {
1468         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1469         struct zonefs_super *super;
1470         u32 crc, stored_crc;
1471         struct page *page;
1472         struct bio_vec bio_vec;
1473         struct bio bio;
1474         int ret;
1475
1476         page = alloc_page(GFP_KERNEL);
1477         if (!page)
1478                 return -ENOMEM;
1479
1480         bio_init(&bio, &bio_vec, 1);
1481         bio.bi_iter.bi_sector = 0;
1482         bio.bi_opf = REQ_OP_READ;
1483         bio_set_dev(&bio, sb->s_bdev);
1484         bio_add_page(&bio, page, PAGE_SIZE, 0);
1485
1486         ret = submit_bio_wait(&bio);
1487         if (ret)
1488                 goto free_page;
1489
1490         super = kmap(page);
1491
1492         ret = -EINVAL;
1493         if (le32_to_cpu(super->s_magic) != ZONEFS_MAGIC)
1494                 goto unmap;
1495
1496         stored_crc = le32_to_cpu(super->s_crc);
1497         super->s_crc = 0;
1498         crc = crc32(~0U, (unsigned char *)super, sizeof(struct zonefs_super));
1499         if (crc != stored_crc) {
1500                 zonefs_err(sb, "Invalid checksum (Expected 0x%08x, got 0x%08x)",
1501                            crc, stored_crc);
1502                 goto unmap;
1503         }
1504
1505         sbi->s_features = le64_to_cpu(super->s_features);
1506         if (sbi->s_features & ~ZONEFS_F_DEFINED_FEATURES) {
1507                 zonefs_err(sb, "Unknown features set 0x%llx\n",
1508                            sbi->s_features);
1509                 goto unmap;
1510         }
1511
1512         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_UID) {
1513                 sbi->s_uid = make_kuid(current_user_ns(),
1514                                        le32_to_cpu(super->s_uid));
1515                 if (!uid_valid(sbi->s_uid)) {
1516                         zonefs_err(sb, "Invalid UID feature\n");
1517                         goto unmap;
1518                 }
1519         }
1520
1521         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_GID) {
1522                 sbi->s_gid = make_kgid(current_user_ns(),
1523                                        le32_to_cpu(super->s_gid));
1524                 if (!gid_valid(sbi->s_gid)) {
1525                         zonefs_err(sb, "Invalid GID feature\n");
1526                         goto unmap;
1527                 }
1528         }
1529
1530         if (sbi->s_features & ZONEFS_F_PERM)
1531                 sbi->s_perm = le32_to_cpu(super->s_perm);
1532
1533         if (memchr_inv(super->s_reserved, 0, sizeof(super->s_reserved))) {
1534                 zonefs_err(sb, "Reserved area is being used\n");
1535                 goto unmap;
1536         }
1537
1538         import_uuid(&sbi->s_uuid, super->s_uuid);
1539         ret = 0;
1540
1541 unmap:
1542         kunmap(page);
1543 free_page:
1544         __free_page(page);
1545
1546         return ret;
1547 }
1548
1549 /*
1550  * Check that the device is zoned. If it is, get the list of zones and create
1551  * sub-directories and files according to the device zone configuration and
1552  * format options.
1553  */
1554 static int zonefs_fill_super(struct super_block *sb, void *data, int silent)
1555 {
1556         struct zonefs_zone_data zd;
1557         struct zonefs_sb_info *sbi;
1558         struct inode *inode;
1559         enum zonefs_ztype t;
1560         int ret;
1561
1562         if (!bdev_is_zoned(sb->s_bdev)) {
1563                 zonefs_err(sb, "Not a zoned block device\n");
1564                 return -EINVAL;
1565         }
1566
1567         /*
1568          * Initialize super block information: the maximum file size is updated
1569          * when the zone files are created so that the format option
1570          * ZONEFS_F_AGGRCNV which increases the maximum file size of a file
1571          * beyond the zone size is taken into account.
1572          */
1573         sbi = kzalloc(sizeof(*sbi), GFP_KERNEL);
1574         if (!sbi)
1575                 return -ENOMEM;
1576
1577         spin_lock_init(&sbi->s_lock);
1578         sb->s_fs_info = sbi;
1579         sb->s_magic = ZONEFS_MAGIC;
1580         sb->s_maxbytes = 0;
1581         sb->s_op = &zonefs_sops;
1582         sb->s_time_gran = 1;
1583
1584         /*
1585          * The block size is set to the device physical sector size to ensure
1586          * that write operations on 512e devices (512B logical block and 4KB
1587          * physical block) are always aligned to the device physical blocks,
1588          * as mandated by the ZBC/ZAC specifications.
1589          */
1590         sb_set_blocksize(sb, bdev_physical_block_size(sb->s_bdev));
1591         sbi->s_zone_sectors_shift = ilog2(bdev_zone_sectors(sb->s_bdev));
1592         sbi->s_uid = GLOBAL_ROOT_UID;
1593         sbi->s_gid = GLOBAL_ROOT_GID;
1594         sbi->s_perm = 0640;
1595         sbi->s_mount_opts = ZONEFS_MNTOPT_ERRORS_RO;
1596         sbi->s_max_open_zones = bdev_max_open_zones(sb->s_bdev);
1597         atomic_set(&sbi->s_open_zones, 0);
1598         if (!sbi->s_max_open_zones &&
1599             sbi->s_mount_opts & ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN) {
1600                 zonefs_info(sb, "No open zones limit. Ignoring explicit_open mount option\n");
1601                 sbi->s_mount_opts &= ~ZONEFS_MNTOPT_EXPLICIT_OPEN;
1602         }
1603
1604         ret = zonefs_read_super(sb);
1605         if (ret)
1606                 return ret;
1607
1608         ret = zonefs_parse_options(sb, data);
1609         if (ret)
1610                 return ret;
1611
1612         memset(&zd, 0, sizeof(struct zonefs_zone_data));
1613         zd.sb = sb;
1614         ret = zonefs_get_zone_info(&zd);
1615         if (ret)
1616                 goto cleanup;
1617
1618         zonefs_info(sb, "Mounting %u zones",
1619                     blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk));
1620
1621         /* Create root directory inode */
1622         ret = -ENOMEM;
1623         inode = new_inode(sb);
1624         if (!inode)
1625                 goto cleanup;
1626
1627         inode->i_ino = blkdev_nr_zones(sb->s_bdev->bd_disk);
1628         inode->i_mode = S_IFDIR | 0555;
1629         inode->i_ctime = inode->i_mtime = inode->i_atime = current_time(inode);
1630         inode->i_op = &zonefs_dir_inode_operations;
1631         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
1632         set_nlink(inode, 2);
1633
1634         sb->s_root = d_make_root(inode);
1635         if (!sb->s_root)
1636                 goto cleanup;
1637
1638         /* Create and populate files in zone groups directories */
1639         for (t = 0; t < ZONEFS_ZTYPE_MAX; t++) {
1640                 ret = zonefs_create_zgroup(&zd, t);
1641                 if (ret)
1642                         break;
1643         }
1644
1645 cleanup:
1646         zonefs_cleanup_zone_info(&zd);
1647
1648         return ret;
1649 }
1650
1651 static struct dentry *zonefs_mount(struct file_system_type *fs_type,
1652                                    int flags, const char *dev_name, void *data)
1653 {
1654         return mount_bdev(fs_type, flags, dev_name, data, zonefs_fill_super);
1655 }
1656
1657 static void zonefs_kill_super(struct super_block *sb)
1658 {
1659         struct zonefs_sb_info *sbi = ZONEFS_SB(sb);
1660
1661         if (sb->s_root)
1662                 d_genocide(sb->s_root);
1663         kill_block_super(sb);
1664         kfree(sbi);
1665 }
1666
1667 /*
1668  * File system definition and registration.
1669  */
1670 static struct file_system_type zonefs_type = {
1671         .owner          = THIS_MODULE,
1672         .name           = "zonefs",
1673         .mount          = zonefs_mount,
1674         .kill_sb        = zonefs_kill_super,
1675         .fs_flags       = FS_REQUIRES_DEV,
1676 };
1677
1678 static int __init zonefs_init_inodecache(void)
1679 {
1680         zonefs_inode_cachep = kmem_cache_create("zonefs_inode_cache",
1681                         sizeof(struct zonefs_inode_info), 0,
1682                         (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_MEM_SPREAD | SLAB_ACCOUNT),
1683                         NULL);
1684         if (zonefs_inode_cachep == NULL)
1685                 return -ENOMEM;
1686         return 0;
1687 }
1688
1689 static void zonefs_destroy_inodecache(void)
1690 {
1691         /*
1692          * Make sure all delayed rcu free inodes are flushed before we
1693          * destroy the inode cache.
1694          */
1695         rcu_barrier();
1696         kmem_cache_destroy(zonefs_inode_cachep);
1697 }
1698
1699 static int __init zonefs_init(void)
1700 {
1701         int ret;
1702
1703         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct zonefs_super) != ZONEFS_SUPER_SIZE);
1704
1705         ret = zonefs_init_inodecache();
1706         if (ret)
1707                 return ret;
1708
1709         ret = register_filesystem(&zonefs_type);
1710         if (ret) {
1711                 zonefs_destroy_inodecache();
1712                 return ret;
1713         }
1714
1715         return 0;
1716 }
1717
1718 static void __exit zonefs_exit(void)
1719 {
1720         zonefs_destroy_inodecache();
1721         unregister_filesystem(&zonefs_type);
1722 }
1723
1724 MODULE_AUTHOR("Damien Le Moal");
1725 MODULE_DESCRIPTION("Zone file system for zoned block devices");
1726 MODULE_LICENSE("GPL");
1727 module_init(zonefs_init);
1728 module_exit(zonefs_exit);