sys/dev/md/md.c

   1 /*-
   2  * ----------------------------------------------------------------------------
   3  * "THE BEER-WARE LICENSE" (Revision 42):
   4  * <phk@FreeBSD.ORG> wrote this file.  As long as you retain this notice you
   5  * can do whatever you want with this stuff. If we meet some day, and you think
   6  * this stuff is worth it, you can buy me a beer in return.   Poul-Henning Kamp
   7  * ----------------------------------------------------------------------------
   8  *
   9  * $FreeBSD$
  10  *
  11  */
  12
  13 /*-
  14  * The following functions are based in the vn(4) driver: mdstart_swap(),
  15  * mdstart_vnode(), mdcreate_swap(), mdcreate_vnode() and mddestroy(),
  16  * and as such under the following copyright:
  17  *
  18  * Copyright (c) 1988 University of Utah.
  19  * Copyright (c) 1990, 1993
  20  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
  21  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
  22  * All rights reserved.
  23  *
  24  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
  25  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  26  * Science Department.
  27  *
  28  * Portions of this software were developed by Konstantin Belousov
  29  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
  30  *
  31  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  32  * modification, are permitted provided that the following conditions
  33  * are met:
  34  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  35  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  36  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  37  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  38  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  39  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  40  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  41  *    without specific prior written permission.
  42  *
  43  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  44  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  45  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  46  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  47  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  48  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  49  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  50  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  51  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  52  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  53  * SUCH DAMAGE.
  54  *
  55  * from: Utah Hdr: vn.c 1.13 94/04/02
  56  *
  57  *      from: @(#)vn.c  8.6 (Berkeley) 4/1/94
  58  * From: src/sys/dev/vn/vn.c,v 1.122 2000/12/16 16:06:03
  59  */
  60
  61 #include "opt_geom.h"
  62 #include "opt_md.h"
  63
  64 #include <sys/param.h>
  65 #include <sys/systm.h>
  66 #include <sys/bio.h>
  67 #include <sys/buf.h>
  68 #include <sys/conf.h>
  69 #include <sys/devicestat.h>
  70 #include <sys/fcntl.h>
  71 #include <sys/kernel.h>
  72 #include <sys/kthread.h>
  73 #include <sys/limits.h>
  74 #include <sys/linker.h>
  75 #include <sys/lock.h>
  76 #include <sys/malloc.h>
  77 #include <sys/mdioctl.h>
  78 #include <sys/mount.h>
  79 #include <sys/mutex.h>
  80 #include <sys/sx.h>
  81 #include <sys/namei.h>
  82 #include <sys/proc.h>
  83 #include <sys/queue.h>
  84 #include <sys/rwlock.h>
  85 #include <sys/sbuf.h>
  86 #include <sys/sched.h>
  87 #include <sys/sf_buf.h>
  88 #include <sys/sysctl.h>
  89 #include <sys/vnode.h>
  90
  91 #include <geom/geom.h>
  92 #include <geom/geom_int.h>
  93
  94 #include <vm/vm.h>
  95 #include <vm/vm_param.h>
  96 #include <vm/vm_object.h>
  97 #include <vm/vm_page.h>
  98 #include <vm/vm_pager.h>
  99 #include <vm/swap_pager.h>
 100 #include <vm/uma.h>
 101
 102 #include <machine/bus.h>
 103
 104 #define MD_MODVER 1
 105
 106 #define MD_SHUTDOWN     0x10000         /* Tell worker thread to terminate. */
 107 #define MD_EXITING      0x20000         /* Worker thread is exiting. */
 108
 109 #ifndef MD_NSECT
 110 #define MD_NSECT (10000 * 2)
 111 #endif
 112
 113 static MALLOC_DEFINE(M_MD, "md_disk", "Memory Disk");
 114 static MALLOC_DEFINE(M_MDSECT, "md_sectors", "Memory Disk Sectors");
 115
 116 static int md_debug;
 117 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, mddebug, CTLFLAG_RW, &md_debug, 0,
 118     "Enable md(4) debug messages");
 119 static int md_malloc_wait;
 120 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, md_malloc_wait, CTLFLAG_RW, &md_malloc_wait, 0,
 121     "Allow malloc to wait for memory allocations");
 122
 123 #if defined(MD_ROOT) && !defined(MD_ROOT_FSTYPE)
 124 #define MD_ROOT_FSTYPE  "ufs"
 125 #endif
 126
 127 #if defined(MD_ROOT) && defined(MD_ROOT_SIZE)
 128 /*
 129  * Preloaded image gets put here.
 130  * Applications that patch the object with the image can determine
 131  * the size looking at the start and end markers (strings),
 132  * so we want them contiguous.
 133  */
 134 static struct {
 135         u_char start[MD_ROOT_SIZE*1024];
 136         u_char end[128];
 137 } mfs_root = {
 138         .start = "MFS Filesystem goes here",
 139         .end = "MFS Filesystem had better STOP here",
 140 };
 141 #endif
 142
 143 static g_init_t g_md_init;
 144 static g_fini_t g_md_fini;
 145 static g_start_t g_md_start;
 146 static g_access_t g_md_access;
 147 static void g_md_dumpconf(struct sbuf *sb, const char *indent,
 148     struct g_geom *gp, struct g_consumer *cp __unused, struct g_provider *pp);
 149
 150 static struct cdev *status_dev = 0;
 151 static struct sx md_sx;
 152 static struct unrhdr *md_uh;
 153
 154 static d_ioctl_t mdctlioctl;
 155
 156 static struct cdevsw mdctl_cdevsw = {
 157         .d_version =    D_VERSION,
 158         .d_ioctl =      mdctlioctl,
 159         .d_name =       MD_NAME,
 160 };
 161
 162 struct g_class g_md_class = {
 163         .name = "MD",
 164         .version = G_VERSION,
 165         .init = g_md_init,
 166         .fini = g_md_fini,
 167         .start = g_md_start,
 168         .access = g_md_access,
 169         .dumpconf = g_md_dumpconf,
 170 };
 171
 172 DECLARE_GEOM_CLASS(g_md_class, g_md);
 173
 174
 175 static LIST_HEAD(, md_s) md_softc_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(md_softc_list);
 176
 177 #define NINDIR  (PAGE_SIZE / sizeof(uintptr_t))
 178 #define NMASK   (NINDIR-1)
 179 static int nshift;
 180
 181 static int md_vnode_pbuf_freecnt;
 182
 183 struct indir {
 184         uintptr_t       *array;
 185         u_int           total;
 186         u_int           used;
 187         u_int           shift;
 188 };
 189
 190 struct md_s {
 191         int unit;
 192         LIST_ENTRY(md_s) list;
 193         struct bio_queue_head bio_queue;
 194         struct mtx queue_mtx;
 195         struct mtx stat_mtx;
 196         struct cdev *dev;
 197         enum md_types type;
 198         off_t mediasize;
 199         unsigned sectorsize;
 200         unsigned opencount;
 201         unsigned fwheads;
 202         unsigned fwsectors;
 203         unsigned flags;
 204         char name[20];
 205         struct proc *procp;
 206         struct g_geom *gp;
 207         struct g_provider *pp;
 208         int (*start)(struct md_s *sc, struct bio *bp);
 209         struct devstat *devstat;
 210
 211         /* MD_MALLOC related fields */
 212         struct indir *indir;
 213         uma_zone_t uma;
 214
 215         /* MD_PRELOAD related fields */
 216         u_char *pl_ptr;
 217         size_t pl_len;
 218
 219         /* MD_VNODE related fields */
 220         struct vnode *vnode;
 221         char file[PATH_MAX];
 222         struct ucred *cred;
 223
 224         /* MD_SWAP related fields */
 225         vm_object_t object;
 226 };
 227
 228 static struct indir *
 229 new_indir(u_int shift)
 230 {
 231         struct indir *ip;
 232
 233         ip = malloc(sizeof *ip, M_MD, (md_malloc_wait ? M_WAITOK : M_NOWAIT)
 234             | M_ZERO);
 235         if (ip == NULL)
 236                 return (NULL);
 237         ip->array = malloc(sizeof(uintptr_t) * NINDIR,
 238             M_MDSECT, (md_malloc_wait ? M_WAITOK : M_NOWAIT) | M_ZERO);
 239         if (ip->array == NULL) {
 240                 free(ip, M_MD);
 241                 return (NULL);
 242         }
 243         ip->total = NINDIR;
 244         ip->shift = shift;
 245         return (ip);
 246 }
 247
 248 static void
 249 del_indir(struct indir *ip)
 250 {
 251
 252         free(ip->array, M_MDSECT);
 253         free(ip, M_MD);
 254 }
 255
 256 static void
 257 destroy_indir(struct md_s *sc, struct indir *ip)
 258 {
 259         int i;
 260
 261         for (i = 0; i < NINDIR; i++) {
 262                 if (!ip->array[i])
 263                         continue;
 264                 if (ip->shift)
 265                         destroy_indir(sc, (struct indir*)(ip->array[i]));
 266                 else if (ip->array[i] > 255)
 267                         uma_zfree(sc->uma, (void *)(ip->array[i]));
 268         }
 269         del_indir(ip);
 270 }
 271
 272 /*
 273  * This function does the math and allocates the top level "indir" structure
 274  * for a device of "size" sectors.
 275  */
 276
 277 static struct indir *
 278 dimension(off_t size)
 279 {
 280         off_t rcnt;
 281         struct indir *ip;
 282         int layer;
 283
 284         rcnt = size;
 285         layer = 0;
 286         while (rcnt > NINDIR) {
 287                 rcnt /= NINDIR;
 288                 layer++;
 289         }
 290
 291         /*
 292          * XXX: the top layer is probably not fully populated, so we allocate
 293          * too much space for ip->array in here.
 294          */
 295         ip = malloc(sizeof *ip, M_MD, M_WAITOK | M_ZERO);
 296         ip->array = malloc(sizeof(uintptr_t) * NINDIR,
 297             M_MDSECT, M_WAITOK | M_ZERO);
 298         ip->total = NINDIR;
 299         ip->shift = layer * nshift;
 300         return (ip);
 301 }
 302
 303 /*
 304  * Read a given sector
 305  */
 306
 307 static uintptr_t
 308 s_read(struct indir *ip, off_t offset)
 309 {
 310         struct indir *cip;
 311         int idx;
 312         uintptr_t up;
 313
 314         if (md_debug > 1)
 315                 printf("s_read(%jd)\n", (intmax_t)offset);
 316         up = 0;
 317         for (cip = ip; cip != NULL;) {
 318                 if (cip->shift) {
 319                         idx = (offset >> cip->shift) & NMASK;
 320                         up = cip->array[idx];
 321                         cip = (struct indir *)up;
 322                         continue;
 323                 }
 324                 idx = offset & NMASK;
 325                 return (cip->array[idx]);
 326         }
 327         return (0);
 328 }
 329
 330 /*
 331  * Write a given sector, prune the tree if the value is 0
 332  */
 333
 334 static int
 335 s_write(struct indir *ip, off_t offset, uintptr_t ptr)
 336 {
 337         struct indir *cip, *lip[10];
 338         int idx, li;
 339         uintptr_t up;
 340
 341         if (md_debug > 1)
 342                 printf("s_write(%jd, %p)\n", (intmax_t)offset, (void *)ptr);
 343         up = 0;
 344         li = 0;
 345         cip = ip;
 346         for (;;) {
 347                 lip[li++] = cip;
 348                 if (cip->shift) {
 349                         idx = (offset >> cip->shift) & NMASK;
 350                         up = cip->array[idx];
 351                         if (up != 0) {
 352                                 cip = (struct indir *)up;
 353                                 continue;
 354                         }
 355                         /* Allocate branch */
 356                         cip->array[idx] =
 357                             (uintptr_t)new_indir(cip->shift - nshift);
 358                         if (cip->array[idx] == 0)
 359                                 return (ENOSPC);
 360                         cip->used++;
 361                         up = cip->array[idx];
 362                         cip = (struct indir *)up;
 363                         continue;
 364                 }
 365                 /* leafnode */
 366                 idx = offset & NMASK;
 367                 up = cip->array[idx];
 368                 if (up != 0)
 369                         cip->used--;
 370                 cip->array[idx] = ptr;
 371                 if (ptr != 0)
 372                         cip->used++;
 373                 break;
 374         }
 375         if (cip->used != 0 || li == 1)
 376                 return (0);
 377         li--;
 378         while (cip->used == 0 && cip != ip) {
 379                 li--;
 380                 idx = (offset >> lip[li]->shift) & NMASK;
 381                 up = lip[li]->array[idx];
 382                 KASSERT(up == (uintptr_t)cip, ("md screwed up"));
 383                 del_indir(cip);
 384                 lip[li]->array[idx] = 0;
 385                 lip[li]->used--;
 386                 cip = lip[li];
 387         }
 388         return (0);
 389 }
 390
 391
 392 static int
 393 g_md_access(struct g_provider *pp, int r, int w, int e)
 394 {
 395         struct md_s *sc;
 396
 397         sc = pp->geom->softc;
 398         if (sc == NULL) {
 399                 if (r <= 0 && w <= 0 && e <= 0)
 400                         return (0);
 401                 return (ENXIO);
 402         }
 403         r += pp->acr;
 404         w += pp->acw;
 405         e += pp->ace;
 406         if ((sc->flags & MD_READONLY) != 0 && w > 0)
 407                 return (EROFS);
 408         if ((pp->acr + pp->acw + pp->ace) == 0 && (r + w + e) > 0) {
 409                 sc->opencount = 1;
 410         } else if ((pp->acr + pp->acw + pp->ace) > 0 && (r + w + e) == 0) {
 411                 sc->opencount = 0;
 412         }
 413         return (0);
 414 }
 415
 416 static void
 417 g_md_start(struct bio *bp)
 418 {
 419         struct md_s *sc;
 420
 421         sc = bp->bio_to->geom->softc;
 422         if ((bp->bio_cmd == BIO_READ) || (bp->bio_cmd == BIO_WRITE)) {
 423                 mtx_lock(&sc->stat_mtx);
 424                 devstat_start_transaction_bio(sc->devstat, bp);
 425                 mtx_unlock(&sc->stat_mtx);
 426         }
 427         mtx_lock(&sc->queue_mtx);
 428         bioq_disksort(&sc->bio_queue, bp);
 429         mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
 430         wakeup(sc);
 431 }
 432
 433 #define MD_MALLOC_MOVE_ZERO     1
 434 #define MD_MALLOC_MOVE_FILL     2
 435 #define MD_MALLOC_MOVE_READ     3
 436 #define MD_MALLOC_MOVE_WRITE    4
 437 #define MD_MALLOC_MOVE_CMP      5
 438
 439 static int
 440 md_malloc_move_ma(vm_page_t **mp, int *ma_offs, unsigned sectorsize,
 441     void *ptr, u_char fill, int op)
 442 {
 443         struct sf_buf *sf;
 444         vm_page_t m, *mp1;
 445         char *p, first;
 446         off_t *uc;
 447         unsigned n;
 448         int error, i, ma_offs1, sz, first_read;
 449
 450         m = NULL;
 451         error = 0;
 452         sf = NULL;
 453         /* if (op == MD_MALLOC_MOVE_CMP) { gcc */
 454                 first = 0;
 455                 first_read = 0;
 456                 uc = ptr;
 457                 mp1 = *mp;
 458                 ma_offs1 = *ma_offs;
 459         /* } */
 460         sched_pin();
 461         for (n = sectorsize; n != 0; n -= sz) {
 462                 sz = imin(PAGE_SIZE - *ma_offs, n);
 463                 if (m != **mp) {
 464                         if (sf != NULL)
 465                                 sf_buf_free(sf);
 466                         m = **mp;
 467                         sf = sf_buf_alloc(m, SFB_CPUPRIVATE |
 468                             (md_malloc_wait ? 0 : SFB_NOWAIT));
 469                         if (sf == NULL) {
 470                                 error = ENOMEM;
 471                                 break;
 472                         }
 473                 }
 474                 p = (char *)sf_buf_kva(sf) + *ma_offs;
 475                 switch (op) {
 476                 case MD_MALLOC_MOVE_ZERO:
 477                         bzero(p, sz);
 478                         break;
 479                 case MD_MALLOC_MOVE_FILL:
 480                         memset(p, fill, sz);
 481                         break;
 482                 case MD_MALLOC_MOVE_READ:
 483                         bcopy(ptr, p, sz);
 484                         cpu_flush_dcache(p, sz);
 485                         break;
 486                 case MD_MALLOC_MOVE_WRITE:
 487                         bcopy(p, ptr, sz);
 488                         break;
 489                 case MD_MALLOC_MOVE_CMP:
 490                         for (i = 0; i < sz; i++, p++) {
 491                                 if (!first_read) {
 492                                         *uc = (u_char)*p;
 493                                         first = *p;
 494                                         first_read = 1;
 495                                 } else if (*p != first) {
 496                                         error = EDOOFUS;
 497                                         break;
 498                                 }
 499                         }
 500                         break;
 501                 default:
 502                         KASSERT(0, ("md_malloc_move_ma unknown op %d\n", op));
 503                         break;
 504                 }
 505                 if (error != 0)
 506                         break;
 507                 *ma_offs += sz;
 508                 *ma_offs %= PAGE_SIZE;
 509                 if (*ma_offs == 0)
 510                         (*mp)++;
 511                 ptr = (char *)ptr + sz;
 512         }
 513
 514         if (sf != NULL)
 515                 sf_buf_free(sf);
 516         sched_unpin();
 517         if (op == MD_MALLOC_MOVE_CMP && error != 0) {
 518                 *mp = mp1;
 519                 *ma_offs = ma_offs1;
 520         }
 521         return (error);
 522 }
 523
 524 static int
 525 md_malloc_move_vlist(bus_dma_segment_t **pvlist, int *pma_offs,
 526     unsigned len, void *ptr, u_char fill, int op)
 527 {
 528         bus_dma_segment_t *vlist;
 529         uint8_t *p, *end, first;
 530         off_t *uc;
 531         int ma_offs, seg_len;
 532
 533         vlist = *pvlist;
 534         ma_offs = *pma_offs;
 535         uc = ptr;
 536
 537         for (; len != 0; len -= seg_len) {
 538                 seg_len = imin(vlist->ds_len - ma_offs, len);
 539                 p = (uint8_t *)(uintptr_t)vlist->ds_addr + ma_offs;
 540                 switch (op) {
 541                 case MD_MALLOC_MOVE_ZERO:
 542                         bzero(p, seg_len);
 543                         break;
 544                 case MD_MALLOC_MOVE_FILL:
 545                         memset(p, fill, seg_len);
 546                         break;
 547                 case MD_MALLOC_MOVE_READ:
 548                         bcopy(ptr, p, seg_len);
 549                         cpu_flush_dcache(p, seg_len);
 550                         break;
 551                 case MD_MALLOC_MOVE_WRITE:
 552                         bcopy(p, ptr, seg_len);
 553                         break;
 554                 case MD_MALLOC_MOVE_CMP:
 555                         end = p + seg_len;
 556                         first = *uc = *p;
 557                         /* Confirm all following bytes match the first */
 558                         while (++p < end) {
 559                                 if (*p != first)
 560                                         return (EDOOFUS);
 561                         }
 562                         break;
 563                 default:
 564                         KASSERT(0, ("md_malloc_move_vlist unknown op %d\n", op));
 565                         break;
 566                 }
 567
 568                 ma_offs += seg_len;
 569                 if (ma_offs == vlist->ds_len) {
 570                         ma_offs = 0;
 571                         vlist++;
 572                 }
 573                 ptr = (uint8_t *)ptr + seg_len;
 574         }
 575         *pvlist = vlist;
 576         *pma_offs = ma_offs;
 577
 578         return (0);
 579 }
 580
 581 static int
 582 mdstart_malloc(struct md_s *sc, struct bio *bp)
 583 {
 584         u_char *dst;
 585         vm_page_t *m;
 586         bus_dma_segment_t *vlist;
 587         int i, error, error1, ma_offs, notmapped;
 588         off_t secno, nsec, uc;
 589         uintptr_t sp, osp;
 590
 591         switch (bp->bio_cmd) {
 592         case BIO_READ:
 593         case BIO_WRITE:
 594         case BIO_DELETE:
 595                 break;
 596         default:
 597                 return (EOPNOTSUPP);
 598         }
 599
 600         notmapped = (bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0;
 601         vlist = (bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0 ?
 602             (bus_dma_segment_t *)bp->bio_data : NULL;
 603         if (notmapped) {
 604                 m = bp->bio_ma;
 605                 ma_offs = bp->bio_ma_offset;
 606                 dst = NULL;
 607                 KASSERT(vlist == NULL, ("vlists cannot be unmapped"));
 608         } else if (vlist != NULL) {
 609                 ma_offs = bp->bio_ma_offset;
 610                 dst = NULL;
 611         } else {
 612                 dst = bp->bio_data;
 613         }
 614
 615         nsec = bp->bio_length / sc->sectorsize;
 616         secno = bp->bio_offset / sc->sectorsize;
 617         error = 0;
 618         while (nsec--) {
 619                 osp = s_read(sc->indir, secno);
 620                 if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE) {
 621                         if (osp != 0)
 622                                 error = s_write(sc->indir, secno, 0);
 623                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_READ) {
 624                         if (osp == 0) {
 625                                 if (notmapped) {
 626                                         error = md_malloc_move_ma(&m, &ma_offs,
 627                                             sc->sectorsize, NULL, 0,
 628                                             MD_MALLOC_MOVE_ZERO);
 629                                 } else if (vlist != NULL) {
 630                                         error = md_malloc_move_vlist(&vlist,
 631                                             &ma_offs, sc->sectorsize, NULL, 0,
 632                                             MD_MALLOC_MOVE_ZERO);
 633                                 } else
 634                                         bzero(dst, sc->sectorsize);
 635                         } else if (osp <= 255) {
 636                                 if (notmapped) {
 637                                         error = md_malloc_move_ma(&m, &ma_offs,
 638                                             sc->sectorsize, NULL, osp,
 639                                             MD_MALLOC_MOVE_FILL);
 640                                 } else if (vlist != NULL) {
 641                                         error = md_malloc_move_vlist(&vlist,
 642                                             &ma_offs, sc->sectorsize, NULL, osp,
 643                                             MD_MALLOC_MOVE_FILL);
 644                                 } else
 645                                         memset(dst, osp, sc->sectorsize);
 646                         } else {
 647                                 if (notmapped) {
 648                                         error = md_malloc_move_ma(&m, &ma_offs,
 649                                             sc->sectorsize, (void *)osp, 0,
 650                                             MD_MALLOC_MOVE_READ);
 651                                 } else if (vlist != NULL) {
 652                                         error = md_malloc_move_vlist(&vlist,
 653                                             &ma_offs, sc->sectorsize,
 654                                             (void *)osp, 0,
 655                                             MD_MALLOC_MOVE_READ);
 656                                 } else {
 657                                         bcopy((void *)osp, dst, sc->sectorsize);
 658                                         cpu_flush_dcache(dst, sc->sectorsize);
 659                                 }
 660                         }
 661                         osp = 0;
 662                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE) {
 663                         if (sc->flags & MD_COMPRESS) {
 664                                 if (notmapped) {
 665                                         error1 = md_malloc_move_ma(&m, &ma_offs,
 666                                             sc->sectorsize, &uc, 0,
 667                                             MD_MALLOC_MOVE_CMP);
 668                                         i = error1 == 0 ? sc->sectorsize : 0;
 669                                 } else if (vlist != NULL) {
 670                                         error1 = md_malloc_move_vlist(&vlist,
 671                                             &ma_offs, sc->sectorsize, &uc, 0,
 672                                             MD_MALLOC_MOVE_CMP);
 673                                         i = error1 == 0 ? sc->sectorsize : 0;
 674                                 } else {
 675                                         uc = dst[0];
 676                                         for (i = 1; i < sc->sectorsize; i++) {
 677                                                 if (dst[i] != uc)
 678                                                         break;
 679                                         }
 680                                 }
 681                         } else {
 682                                 i = 0;
 683                                 uc = 0;
 684                         }
 685                         if (i == sc->sectorsize) {
 686                                 if (osp != uc)
 687                                         error = s_write(sc->indir, secno, uc);
 688                         } else {
 689                                 if (osp <= 255) {
 690                                         sp = (uintptr_t)uma_zalloc(sc->uma,
 691                                             md_malloc_wait ? M_WAITOK :
 692                                             M_NOWAIT);
 693                                         if (sp == 0) {
 694                                                 error = ENOSPC;
 695                                                 break;
 696                                         }
 697                                         if (notmapped) {
 698                                                 error = md_malloc_move_ma(&m,
 699                                                     &ma_offs, sc->sectorsize,
 700                                                     (void *)sp, 0,
 701                                                     MD_MALLOC_MOVE_WRITE);
 702                                         } else if (vlist != NULL) {
 703                                                 error = md_malloc_move_vlist(
 704                                                     &vlist, &ma_offs,
 705                                                     sc->sectorsize, (void *)sp,
 706                                                     0, MD_MALLOC_MOVE_WRITE);
 707                                         } else {
 708                                                 bcopy(dst, (void *)sp,
 709                                                     sc->sectorsize);
 710                                         }
 711                                         error = s_write(sc->indir, secno, sp);
 712                                 } else {
 713                                         if (notmapped) {
 714                                                 error = md_malloc_move_ma(&m,
 715                                                     &ma_offs, sc->sectorsize,
 716                                                     (void *)osp, 0,
 717                                                     MD_MALLOC_MOVE_WRITE);
 718                                         } else if (vlist != NULL) {
 719                                                 error = md_malloc_move_vlist(
 720                                                     &vlist, &ma_offs,
 721                                                     sc->sectorsize, (void *)osp,
 722                                                     0, MD_MALLOC_MOVE_WRITE);
 723                                         } else {
 724                                                 bcopy(dst, (void *)osp,
 725                                                     sc->sectorsize);
 726                                         }
 727                                         osp = 0;
 728                                 }
 729                         }
 730                 } else {
 731                         error = EOPNOTSUPP;
 732                 }
 733                 if (osp > 255)
 734                         uma_zfree(sc->uma, (void*)osp);
 735                 if (error != 0)
 736                         break;
 737                 secno++;
 738                 if (!notmapped && vlist == NULL)
 739                         dst += sc->sectorsize;
 740         }
 741         bp->bio_resid = 0;
 742         return (error);
 743 }
 744
 745 static void
 746 mdcopyto_vlist(void *src, bus_dma_segment_t *vlist, off_t offset, off_t len)
 747 {
 748         off_t seg_len;
 749
 750         while (offset >= vlist->ds_len) {
 751                 offset -= vlist->ds_len;
 752                 vlist++;
 753         }
 754
 755         while (len != 0) {
 756                 seg_len = omin(len, vlist->ds_len - offset);
 757                 bcopy(src, (void *)(uintptr_t)(vlist->ds_addr + offset),
 758                     seg_len);
 759                 offset = 0;
 760                 src = (uint8_t *)src + seg_len;
 761                 len -= seg_len;
 762                 vlist++;
 763         }
 764 }
 765
 766 static void
 767 mdcopyfrom_vlist(bus_dma_segment_t *vlist, off_t offset, void *dst, off_t len)
 768 {
 769         off_t seg_len;
 770
 771         while (offset >= vlist->ds_len) {
 772                 offset -= vlist->ds_len;
 773                 vlist++;
 774         }
 775
 776         while (len != 0) {
 777                 seg_len = omin(len, vlist->ds_len - offset);
 778                 bcopy((void *)(uintptr_t)(vlist->ds_addr + offset), dst,
 779                     seg_len);
 780                 offset = 0;
 781                 dst = (uint8_t *)dst + seg_len;
 782                 len -= seg_len;
 783                 vlist++;
 784         }
 785 }
 786
 787 static int
 788 mdstart_preload(struct md_s *sc, struct bio *bp)
 789 {
 790         uint8_t *p;
 791
 792         p = sc->pl_ptr + bp->bio_offset;
 793         switch (bp->bio_cmd) {
 794         case BIO_READ:
 795                 if ((bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0) {
 796                         mdcopyto_vlist(p, (bus_dma_segment_t *)bp->bio_data,
 797                             bp->bio_ma_offset, bp->bio_length);
 798                 } else {
 799                         bcopy(p, bp->bio_data, bp->bio_length);
 800                 }
 801                 cpu_flush_dcache(bp->bio_data, bp->bio_length);
 802                 break;
 803         case BIO_WRITE:
 804                 if ((bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0) {
 805                         mdcopyfrom_vlist((bus_dma_segment_t *)bp->bio_data,
 806                             bp->bio_ma_offset, p, bp->bio_length);
 807                 } else {
 808                         bcopy(bp->bio_data, p, bp->bio_length);
 809                 }
 810                 break;
 811         }
 812         bp->bio_resid = 0;
 813         return (0);
 814 }
 815
 816 static int
 817 mdstart_vnode(struct md_s *sc, struct bio *bp)
 818 {
 819         int error;
 820         struct uio auio;
 821         struct iovec aiov;
 822         struct iovec *piov;
 823         struct mount *mp;
 824         struct vnode *vp;
 825         struct buf *pb;
 826         bus_dma_segment_t *vlist;
 827         struct thread *td;
 828         off_t iolen, len, zerosize;
 829         int ma_offs, npages;
 830
 831         switch (bp->bio_cmd) {
 832         case BIO_READ:
 833                 auio.uio_rw = UIO_READ;
 834                 break;
 835         case BIO_WRITE:
 836         case BIO_DELETE:
 837                 auio.uio_rw = UIO_WRITE;
 838                 break;
 839         case BIO_FLUSH:
 840                 break;
 841         default:
 842                 return (EOPNOTSUPP);
 843         }
 844
 845         td = curthread;
 846         vp = sc->vnode;
 847         pb = NULL;
 848         piov = NULL;
 849         ma_offs = bp->bio_ma_offset;
 850         len = bp->bio_length;
 851
 852         /*
 853          * VNODE I/O
 854          *
 855          * If an error occurs, we set BIO_ERROR but we do not set
 856          * B_INVAL because (for a write anyway), the buffer is
 857          * still valid.
 858          */
 859
 860         if (bp->bio_cmd == BIO_FLUSH) {
 861                 (void) vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
 862                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
 863                 error = VOP_FSYNC(vp, MNT_WAIT, td);
 864                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
 865                 vn_finished_write(mp);
 866                 return (error);
 867         }
 868
 869         auio.uio_offset = (vm_ooffset_t)bp->bio_offset;
 870         auio.uio_resid = bp->bio_length;
 871         auio.uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
 872         auio.uio_td = td;
 873
 874         if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE) {
 875                 /*
 876                  * Emulate BIO_DELETE by writing zeros.
 877                  */
 878                 zerosize = ZERO_REGION_SIZE -
 879                     (ZERO_REGION_SIZE % sc->sectorsize);
 880                 auio.uio_iovcnt = howmany(bp->bio_length, zerosize);
 881                 piov = malloc(sizeof(*piov) * auio.uio_iovcnt, M_MD, M_WAITOK);
 882                 auio.uio_iov = piov;
 883                 while (len > 0) {
 884                         piov->iov_base = __DECONST(void *, zero_region);
 885                         piov->iov_len = len;
 886                         if (len > zerosize)
 887                                 piov->iov_len = zerosize;
 888                         len -= piov->iov_len;
 889                         piov++;
 890                 }
 891                 piov = auio.uio_iov;
 892         } else if ((bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0) {
 893                 piov = malloc(sizeof(*piov) * bp->bio_ma_n, M_MD, M_WAITOK);
 894                 auio.uio_iov = piov;
 895                 vlist = (bus_dma_segment_t *)bp->bio_data;
 896                 while (len > 0) {
 897                         piov->iov_base = (void *)(uintptr_t)(vlist->ds_addr +
 898                             ma_offs);
 899                         piov->iov_len = vlist->ds_len - ma_offs;
 900                         if (piov->iov_len > len)
 901                                 piov->iov_len = len;
 902                         len -= piov->iov_len;
 903                         ma_offs = 0;
 904                         vlist++;
 905                         piov++;
 906                 }
 907                 auio.uio_iovcnt = piov - auio.uio_iov;
 908                 piov = auio.uio_iov;
 909         } else if ((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0) {
 910                 pb = getpbuf(&md_vnode_pbuf_freecnt);
 911                 bp->bio_resid = len;
 912 unmapped_step:
 913                 npages = atop(min(MAXPHYS, round_page(len + (ma_offs &
 914                     PAGE_MASK))));
 915                 iolen = min(ptoa(npages) - (ma_offs & PAGE_MASK), len);
 916                 KASSERT(iolen > 0, ("zero iolen"));
 917                 pmap_qenter((vm_offset_t)pb->b_data,
 918                     &bp->bio_ma[atop(ma_offs)], npages);
 919                 aiov.iov_base = (void *)((vm_offset_t)pb->b_data +
 920                     (ma_offs & PAGE_MASK));
 921                 aiov.iov_len = iolen;
 922                 auio.uio_iov = &aiov;
 923                 auio.uio_iovcnt = 1;
 924                 auio.uio_resid = iolen;
 925         } else {
 926                 aiov.iov_base = bp->bio_data;
 927                 aiov.iov_len = bp->bio_length;
 928                 auio.uio_iov = &aiov;
 929                 auio.uio_iovcnt = 1;
 930         }
 931         /*
 932          * When reading set IO_DIRECT to try to avoid double-caching
 933          * the data.  When writing IO_DIRECT is not optimal.
 934          */
 935         if (auio.uio_rw == UIO_READ) {
 936                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
 937                 error = VOP_READ(vp, &auio, IO_DIRECT, sc->cred);
 938                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
 939         } else {
 940                 (void) vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
 941                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
 942                 error = VOP_WRITE(vp, &auio, sc->flags & MD_ASYNC ? 0 : IO_SYNC,
 943                     sc->cred);
 944                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
 945                 vn_finished_write(mp);
 946         }
 947
 948         if (pb != NULL) {
 949                 pmap_qremove((vm_offset_t)pb->b_data, npages);
 950                 if (error == 0) {
 951                         len -= iolen;
 952                         bp->bio_resid -= iolen;
 953                         ma_offs += iolen;
 954                         if (len > 0)
 955                                 goto unmapped_step;
 956                 }
 957                 relpbuf(pb, &md_vnode_pbuf_freecnt);
 958         }
 959
 960         free(piov, M_MD);
 961         if (pb == NULL)
 962                 bp->bio_resid = auio.uio_resid;
 963         return (error);
 964 }
 965
 966 static void
 967 md_swap_page_free(vm_page_t m)
 968 {
 969
 970         vm_page_xunbusy(m);
 971         vm_page_lock(m);
 972         vm_page_free(m);
 973         vm_page_unlock(m);
 974 }
 975
 976 static int
 977 mdstart_swap(struct md_s *sc, struct bio *bp)
 978 {
 979         vm_page_t m;
 980         u_char *p;
 981         vm_pindex_t i, lastp;
 982         bus_dma_segment_t *vlist;
 983         int rv, ma_offs, offs, len, lastend;
 984
 985         switch (bp->bio_cmd) {
 986         case BIO_READ:
 987         case BIO_WRITE:
 988         case BIO_DELETE:
 989                 break;
 990         default:
 991                 return (EOPNOTSUPP);
 992         }
 993
 994         p = bp->bio_data;
 995         ma_offs = (bp->bio_flags & (BIO_UNMAPPED|BIO_VLIST)) != 0 ?
 996             bp->bio_ma_offset : 0;
 997         vlist = (bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0 ?
 998             (bus_dma_segment_t *)bp->bio_data : NULL;
 999
1000         /*
1001          * offs is the offset at which to start operating on the
1002          * next (ie, first) page.  lastp is the last page on
1003          * which we're going to operate.  lastend is the ending
1004          * position within that last page (ie, PAGE_SIZE if
1005          * we're operating on complete aligned pages).
1006          */
1007         offs = bp->bio_offset % PAGE_SIZE;
1008         lastp = (bp->bio_offset + bp->bio_length - 1) / PAGE_SIZE;
1009         lastend = (bp->bio_offset + bp->bio_length - 1) % PAGE_SIZE + 1;
1010
1011         rv = VM_PAGER_OK;
1012         VM_OBJECT_WLOCK(sc->object);
1013         vm_object_pip_add(sc->object, 1);
1014         for (i = bp->bio_offset / PAGE_SIZE; i <= lastp; i++) {
1015                 len = ((i == lastp) ? lastend : PAGE_SIZE) - offs;
1016                 m = vm_page_grab(sc->object, i, VM_ALLOC_SYSTEM);
1017                 if (bp->bio_cmd == BIO_READ) {
1018                         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL)
1019                                 rv = VM_PAGER_OK;
1020                         else
1021                                 rv = vm_pager_get_pages(sc->object, &m, 1, 0);
1022                         if (rv == VM_PAGER_ERROR) {
1023                                 vm_page_xunbusy(m);
1024                                 break;
1025                         } else if (rv == VM_PAGER_FAIL) {
1026                                 /*
1027                                  * Pager does not have the page.  Zero
1028                                  * the allocated page, and mark it as
1029                                  * valid. Do not set dirty, the page
1030                                  * can be recreated if thrown out.
1031                                  */
1032                                 pmap_zero_page(m);
1033                                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1034                         }
1035                         if ((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0) {
1036                                 pmap_copy_pages(&m, offs, bp->bio_ma,
1037                                     ma_offs, len);
1038                         } else if ((bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0) {
1039                                 physcopyout_vlist(VM_PAGE_TO_PHYS(m) + offs,
1040                                     vlist, ma_offs, len);
1041                                 cpu_flush_dcache(p, len);
1042                         } else {
1043                                 physcopyout(VM_PAGE_TO_PHYS(m) + offs, p, len);
1044                                 cpu_flush_dcache(p, len);
1045                         }
1046                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE) {
1047                         if (len == PAGE_SIZE || m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL)
1048                                 rv = VM_PAGER_OK;
1049                         else
1050                                 rv = vm_pager_get_pages(sc->object, &m, 1, 0);
1051                         if (rv == VM_PAGER_ERROR) {
1052                                 vm_page_xunbusy(m);
1053                                 break;
1054                         } else if (rv == VM_PAGER_FAIL)
1055                                 pmap_zero_page(m);
1056
1057                         if ((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0) {
1058                                 pmap_copy_pages(bp->bio_ma, ma_offs, &m,
1059                                     offs, len);
1060                         } else if ((bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0) {
1061                                 physcopyin_vlist(vlist, ma_offs,
1062                                     VM_PAGE_TO_PHYS(m) + offs, len);
1063                         } else {
1064                                 physcopyin(p, VM_PAGE_TO_PHYS(m) + offs, len);
1065                         }
1066
1067                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1068                         vm_page_dirty(m);
1069                         vm_pager_page_unswapped(m);
1070                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE) {
1071                         if (len == PAGE_SIZE || m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL)
1072                                 rv = VM_PAGER_OK;
1073                         else
1074                                 rv = vm_pager_get_pages(sc->object, &m, 1, 0);
1075                         if (rv == VM_PAGER_ERROR) {
1076                                 vm_page_xunbusy(m);
1077                                 break;
1078                         } else if (rv == VM_PAGER_FAIL) {
1079                                 md_swap_page_free(m);
1080                                 m = NULL;
1081                         } else {
1082                                 /* Page is valid. */
1083                                 if (len != PAGE_SIZE) {
1084                                         pmap_zero_page_area(m, offs, len);
1085                                         vm_page_dirty(m);
1086                                 }
1087                                 vm_pager_page_unswapped(m);
1088                                 if (len == PAGE_SIZE) {
1089                                         md_swap_page_free(m);
1090                                         m = NULL;
1091                                 }
1092                         }
1093                 }
1094                 if (m != NULL) {
1095                         vm_page_xunbusy(m);
1096                         vm_page_lock(m);
1097                         vm_page_activate(m);
1098                         vm_page_unlock(m);
1099                 }
1100
1101                 /* Actions on further pages start at offset 0 */
1102                 p += PAGE_SIZE - offs;
1103                 offs = 0;
1104                 ma_offs += len;
1105         }
1106         vm_object_pip_subtract(sc->object, 1);
1107         VM_OBJECT_WUNLOCK(sc->object);
1108         return (rv != VM_PAGER_ERROR ? 0 : ENOSPC);
1109 }
1110
1111 static int
1112 mdstart_null(struct md_s *sc, struct bio *bp)
1113 {
1114
1115         switch (bp->bio_cmd) {
1116         case BIO_READ:
1117                 bzero(bp->bio_data, bp->bio_length);
1118                 cpu_flush_dcache(bp->bio_data, bp->bio_length);
1119                 break;
1120         case BIO_WRITE:
1121                 break;
1122         }
1123         bp->bio_resid = 0;
1124         return (0);
1125 }
1126
1127 static void
1128 md_kthread(void *arg)
1129 {
1130         struct md_s *sc;
1131         struct bio *bp;
1132         int error;
1133
1134         sc = arg;
1135         thread_lock(curthread);
1136         sched_prio(curthread, PRIBIO);
1137         thread_unlock(curthread);
1138         if (sc->type == MD_VNODE)
1139                 curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF;
1140
1141         for (;;) {
1142                 mtx_lock(&sc->queue_mtx);
1143                 if (sc->flags & MD_SHUTDOWN) {
1144                         sc->flags |= MD_EXITING;
1145                         mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
1146                         kproc_exit(0);
1147                 }
1148                 bp = bioq_takefirst(&sc->bio_queue);
1149                 if (!bp) {
1150                         msleep(sc, &sc->queue_mtx, PRIBIO | PDROP, "mdwait", 0);
1151                         continue;
1152                 }
1153                 mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
1154                 if (bp->bio_cmd == BIO_GETATTR) {
1155                         if ((sc->fwsectors && sc->fwheads &&
1156                             (g_handleattr_int(bp, "GEOM::fwsectors",
1157                             sc->fwsectors) ||
1158                             g_handleattr_int(bp, "GEOM::fwheads",
1159                             sc->fwheads))) ||
1160                             g_handleattr_int(bp, "GEOM::candelete", 1))
1161                                 error = -1;
1162                         else
1163                                 error = EOPNOTSUPP;
1164                 } else {
1165                         error = sc->start(sc, bp);
1166                 }
1167
1168                 if (error != -1) {
1169                         bp->bio_completed = bp->bio_length;
1170                         if ((bp->bio_cmd == BIO_READ) || (bp->bio_cmd == BIO_WRITE))
1171                                 devstat_end_transaction_bio(sc->devstat, bp);
1172                         g_io_deliver(bp, error);
1173                 }
1174         }
1175 }
1176
1177 static struct md_s *
1178 mdfind(int unit)
1179 {
1180         struct md_s *sc;
1181
1182         LIST_FOREACH(sc, &md_softc_list, list) {
1183                 if (sc->unit == unit)
1184                         break;
1185         }
1186         return (sc);
1187 }
1188
1189 static struct md_s *
1190 mdnew(int unit, int *errp, enum md_types type)
1191 {
1192         struct md_s *sc;
1193         int error;
1194
1195         *errp = 0;
1196         if (unit == -1)
1197                 unit = alloc_unr(md_uh);
1198         else
1199                 unit = alloc_unr_specific(md_uh, unit);
1200
1201         if (unit == -1) {
1202                 *errp = EBUSY;
1203                 return (NULL);
1204         }
1205
1206         sc = (struct md_s *)malloc(sizeof *sc, M_MD, M_WAITOK | M_ZERO);
1207         sc->type = type;
1208         bioq_init(&sc->bio_queue);
1209         mtx_init(&sc->queue_mtx, "md bio queue", NULL, MTX_DEF);
1210         mtx_init(&sc->stat_mtx, "md stat", NULL, MTX_DEF);
1211         sc->unit = unit;
1212         sprintf(sc->name, "md%d", unit);
1213         LIST_INSERT_HEAD(&md_softc_list, sc, list);
1214         error = kproc_create(md_kthread, sc, &sc->procp, 0, 0,"%s", sc->name);
1215         if (error == 0)
1216                 return (sc);
1217         LIST_REMOVE(sc, list);
1218         mtx_destroy(&sc->stat_mtx);
1219         mtx_destroy(&sc->queue_mtx);
1220         free_unr(md_uh, sc->unit);
1221         free(sc, M_MD);
1222         *errp = error;
1223         return (NULL);
1224 }
1225
1226 static void
1227 mdinit(struct md_s *sc)
1228 {
1229         struct g_geom *gp;
1230         struct g_provider *pp;
1231
1232         g_topology_lock();
1233         gp = g_new_geomf(&g_md_class, "md%d", sc->unit);
1234         gp->softc = sc;
1235         pp = g_new_providerf(gp, "md%d", sc->unit);
1236         pp->flags |= G_PF_DIRECT_SEND | G_PF_DIRECT_RECEIVE;
1237         pp->mediasize = sc->mediasize;
1238         pp->sectorsize = sc->sectorsize;
1239         switch (sc->type) {
1240         case MD_MALLOC:
1241         case MD_VNODE:
1242         case MD_SWAP:
1243                 pp->flags |= G_PF_ACCEPT_UNMAPPED;
1244                 break;
1245         case MD_PRELOAD:
1246         case MD_NULL:
1247                 break;
1248         }
1249         sc->gp = gp;
1250         sc->pp = pp;
1251         g_error_provider(pp, 0);
1252         g_topology_unlock();
1253         sc->devstat = devstat_new_entry("md", sc->unit, sc->sectorsize,
1254             DEVSTAT_ALL_SUPPORTED, DEVSTAT_TYPE_DIRECT, DEVSTAT_PRIORITY_MAX);
1255 }
1256
1257 static int
1258 mdcreate_malloc(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio)
1259 {
1260         uintptr_t sp;
1261         int error;
1262         off_t u;
1263
1264         error = 0;
1265         if (mdio->md_options & ~(MD_AUTOUNIT | MD_COMPRESS | MD_RESERVE))
1266                 return (EINVAL);
1267         if (mdio->md_sectorsize != 0 && !powerof2(mdio->md_sectorsize))
1268                 return (EINVAL);
1269         /* Compression doesn't make sense if we have reserved space */
1270         if (mdio->md_options & MD_RESERVE)
1271                 mdio->md_options &= ~MD_COMPRESS;
1272         if (mdio->md_fwsectors != 0)
1273                 sc->fwsectors = mdio->md_fwsectors;
1274         if (mdio->md_fwheads != 0)
1275                 sc->fwheads = mdio->md_fwheads;
1276         sc->flags = mdio->md_options & (MD_COMPRESS | MD_FORCE);
1277         sc->indir = dimension(sc->mediasize / sc->sectorsize);
1278         sc->uma = uma_zcreate(sc->name, sc->sectorsize, NULL, NULL, NULL, NULL,
1279             0x1ff, 0);
1280         if (mdio->md_options & MD_RESERVE) {
1281                 off_t nsectors;
1282
1283                 nsectors = sc->mediasize / sc->sectorsize;
1284                 for (u = 0; u < nsectors; u++) {
1285                         sp = (uintptr_t)uma_zalloc(sc->uma, (md_malloc_wait ?
1286                             M_WAITOK : M_NOWAIT) | M_ZERO);
1287                         if (sp != 0)
1288                                 error = s_write(sc->indir, u, sp);
1289                         else
1290                                 error = ENOMEM;
1291                         if (error != 0)
1292                                 break;
1293                 }
1294         }
1295         return (error);
1296 }
1297
1298
1299 static int
1300 mdsetcred(struct md_s *sc, struct ucred *cred)
1301 {
1302         char *tmpbuf;
1303         int error = 0;
1304
1305         /*
1306          * Set credits in our softc
1307          */
1308
1309         if (sc->cred)
1310                 crfree(sc->cred);
1311         sc->cred = crhold(cred);
1312
1313         /*
1314          * Horrible kludge to establish credentials for NFS  XXX.
1315          */
1316
1317         if (sc->vnode) {
1318                 struct uio auio;
1319                 struct iovec aiov;
1320
1321                 tmpbuf = malloc(sc->sectorsize, M_TEMP, M_WAITOK);
1322                 bzero(&auio, sizeof(auio));
1323
1324                 aiov.iov_base = tmpbuf;
1325                 aiov.iov_len = sc->sectorsize;
1326                 auio.uio_iov = &aiov;
1327                 auio.uio_iovcnt = 1;
1328                 auio.uio_offset = 0;
1329                 auio.uio_rw = UIO_READ;
1330                 auio.uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
1331                 auio.uio_resid = aiov.iov_len;
1332                 vn_lock(sc->vnode, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
1333                 error = VOP_READ(sc->vnode, &auio, 0, sc->cred);
1334                 VOP_UNLOCK(sc->vnode, 0);
1335                 free(tmpbuf, M_TEMP);
1336         }
1337         return (error);
1338 }
1339
1340 static int
1341 mdcreate_vnode(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio, struct thread *td)
1342 {
1343         struct vattr vattr;
1344         struct nameidata nd;
1345         char *fname;
1346         int error, flags;
1347
1348         /*
1349          * Kernel-originated requests must have the filename appended
1350          * to the mdio structure to protect against malicious software.
1351          */
1352         fname = mdio->md_file;
1353         if ((void *)fname != (void *)(mdio + 1)) {
1354                 error = copyinstr(fname, sc->file, sizeof(sc->file), NULL);
1355                 if (error != 0)
1356                         return (error);
1357         } else
1358                 strlcpy(sc->file, fname, sizeof(sc->file));
1359
1360         /*
1361          * If the user specified that this is a read only device, don't
1362          * set the FWRITE mask before trying to open the backing store.
1363          */
1364         flags = FREAD | ((mdio->md_options & MD_READONLY) ? 0 : FWRITE);
1365         NDINIT(&nd, LOOKUP, FOLLOW, UIO_SYSSPACE, sc->file, td);
1366         error = vn_open(&nd, &flags, 0, NULL);
1367         if (error != 0)
1368                 return (error);
1369         NDFREE(&nd, NDF_ONLY_PNBUF);
1370         if (nd.ni_vp->v_type != VREG) {
1371                 error = EINVAL;
1372                 goto bad;
1373         }
1374         error = VOP_GETATTR(nd.ni_vp, &vattr, td->td_ucred);
1375         if (error != 0)
1376                 goto bad;
1377         if (VOP_ISLOCKED(nd.ni_vp) != LK_EXCLUSIVE) {
1378                 vn_lock(nd.ni_vp, LK_UPGRADE | LK_RETRY);
1379                 if (nd.ni_vp->v_iflag & VI_DOOMED) {
1380                         /* Forced unmount. */
1381                         error = EBADF;
1382                         goto bad;
1383                 }
1384         }
1385         nd.ni_vp->v_vflag |= VV_MD;
1386         VOP_UNLOCK(nd.ni_vp, 0);
1387
1388         if (mdio->md_fwsectors != 0)
1389                 sc->fwsectors = mdio->md_fwsectors;
1390         if (mdio->md_fwheads != 0)
1391                 sc->fwheads = mdio->md_fwheads;
1392         sc->flags = mdio->md_options & (MD_FORCE | MD_ASYNC);
1393         if (!(flags & FWRITE))
1394                 sc->flags |= MD_READONLY;
1395         sc->vnode = nd.ni_vp;
1396
1397         error = mdsetcred(sc, td->td_ucred);
1398         if (error != 0) {
1399                 sc->vnode = NULL;
1400                 vn_lock(nd.ni_vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
1401                 nd.ni_vp->v_vflag &= ~VV_MD;
1402                 goto bad;
1403         }
1404         return (0);
1405 bad:
1406         VOP_UNLOCK(nd.ni_vp, 0);
1407         (void)vn_close(nd.ni_vp, flags, td->td_ucred, td);
1408         return (error);
1409 }
1410
1411 static int
1412 mddestroy(struct md_s *sc, struct thread *td)
1413 {
1414
1415         if (sc->gp) {
1416                 sc->gp->softc = NULL;
1417                 g_topology_lock();
1418                 g_wither_geom(sc->gp, ENXIO);
1419                 g_topology_unlock();
1420                 sc->gp = NULL;
1421                 sc->pp = NULL;
1422         }
1423         if (sc->devstat) {
1424                 devstat_remove_entry(sc->devstat);
1425                 sc->devstat = NULL;
1426         }
1427         mtx_lock(&sc->queue_mtx);
1428         sc->flags |= MD_SHUTDOWN;
1429         wakeup(sc);
1430         while (!(sc->flags & MD_EXITING))
1431                 msleep(sc->procp, &sc->queue_mtx, PRIBIO, "mddestroy", hz / 10);
1432         mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
1433         mtx_destroy(&sc->stat_mtx);
1434         mtx_destroy(&sc->queue_mtx);
1435         if (sc->vnode != NULL) {
1436                 vn_lock(sc->vnode, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
1437                 sc->vnode->v_vflag &= ~VV_MD;
1438                 VOP_UNLOCK(sc->vnode, 0);
1439                 (void)vn_close(sc->vnode, sc->flags & MD_READONLY ?
1440                     FREAD : (FREAD|FWRITE), sc->cred, td);
1441         }
1442         if (sc->cred != NULL)
1443                 crfree(sc->cred);
1444         if (sc->object != NULL)
1445                 vm_object_deallocate(sc->object);
1446         if (sc->indir)
1447                 destroy_indir(sc, sc->indir);
1448         if (sc->uma)
1449                 uma_zdestroy(sc->uma);
1450
1451         LIST_REMOVE(sc, list);
1452         free_unr(md_uh, sc->unit);
1453         free(sc, M_MD);
1454         return (0);
1455 }
1456
1457 static int
1458 mdresize(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio)
1459 {
1460         int error, res;
1461         vm_pindex_t oldpages, newpages;
1462
1463         switch (sc->type) {
1464         case MD_VNODE:
1465         case MD_NULL:
1466                 break;
1467         case MD_SWAP:
1468                 if (mdio->md_mediasize <= 0 ||
1469                     (mdio->md_mediasize % PAGE_SIZE) != 0)
1470                         return (EDOM);
1471                 oldpages = OFF_TO_IDX(round_page(sc->mediasize));
1472                 newpages = OFF_TO_IDX(round_page(mdio->md_mediasize));
1473                 if (newpages < oldpages) {
1474                         VM_OBJECT_WLOCK(sc->object);
1475                         vm_object_page_remove(sc->object, newpages, 0, 0);
1476                         swap_pager_freespace(sc->object, newpages,
1477                             oldpages - newpages);
1478                         swap_release_by_cred(IDX_TO_OFF(oldpages -
1479                             newpages), sc->cred);
1480                         sc->object->charge = IDX_TO_OFF(newpages);
1481                         sc->object->size = newpages;
1482                         VM_OBJECT_WUNLOCK(sc->object);
1483                 } else if (newpages > oldpages) {
1484                         res = swap_reserve_by_cred(IDX_TO_OFF(newpages -
1485                             oldpages), sc->cred);
1486                         if (!res)
1487                                 return (ENOMEM);
1488                         if ((mdio->md_options & MD_RESERVE) ||
1489                             (sc->flags & MD_RESERVE)) {
1490                                 error = swap_pager_reserve(sc->object,
1491                                     oldpages, newpages - oldpages);
1492                                 if (error < 0) {
1493                                         swap_release_by_cred(
1494                                             IDX_TO_OFF(newpages - oldpages),
1495                                             sc->cred);
1496                                         return (EDOM);
1497                                 }
1498                         }
1499                         VM_OBJECT_WLOCK(sc->object);
1500                         sc->object->charge = IDX_TO_OFF(newpages);
1501                         sc->object->size = newpages;
1502                         VM_OBJECT_WUNLOCK(sc->object);
1503                 }
1504                 break;
1505         default:
1506                 return (EOPNOTSUPP);
1507         }
1508
1509         sc->mediasize = mdio->md_mediasize;
1510         g_topology_lock();
1511         g_resize_provider(sc->pp, sc->mediasize);
1512         g_topology_unlock();
1513         return (0);
1514 }
1515
1516 static int
1517 mdcreate_swap(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio, struct thread *td)
1518 {
1519         vm_ooffset_t npage;
1520         int error;
1521
1522         /*
1523          * Range check.  Disallow negative sizes or any size less then the
1524          * size of a page.  Then round to a page.
1525          */
1526         if (sc->mediasize <= 0 || (sc->mediasize % PAGE_SIZE) != 0)
1527                 return (EDOM);
1528
1529         /*
1530          * Allocate an OBJT_SWAP object.
1531          *
1532          * Note the truncation.
1533          */
1534
1535         npage = mdio->md_mediasize / PAGE_SIZE;
1536         if (mdio->md_fwsectors != 0)
1537                 sc->fwsectors = mdio->md_fwsectors;
1538         if (mdio->md_fwheads != 0)
1539                 sc->fwheads = mdio->md_fwheads;
1540         sc->object = vm_pager_allocate(OBJT_SWAP, NULL, PAGE_SIZE * npage,
1541             VM_PROT_DEFAULT, 0, td->td_ucred);
1542         if (sc->object == NULL)
1543                 return (ENOMEM);
1544         sc->flags = mdio->md_options & (MD_FORCE | MD_RESERVE);
1545         if (mdio->md_options & MD_RESERVE) {
1546                 if (swap_pager_reserve(sc->object, 0, npage) < 0) {
1547                         error = EDOM;
1548                         goto finish;
1549                 }
1550         }
1551         error = mdsetcred(sc, td->td_ucred);
1552  finish:
1553         if (error != 0) {
1554                 vm_object_deallocate(sc->object);
1555                 sc->object = NULL;
1556         }
1557         return (error);
1558 }
1559
1560 static int
1561 mdcreate_null(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio, struct thread *td)
1562 {
1563
1564         /*
1565          * Range check.  Disallow negative sizes or any size less then the
1566          * size of a page.  Then round to a page.
1567          */
1568         if (sc->mediasize <= 0 || (sc->mediasize % PAGE_SIZE) != 0)
1569                 return (EDOM);
1570
1571         return (0);
1572 }
1573
1574 static int
1575 xmdctlioctl(struct cdev *dev, u_long cmd, caddr_t addr, int flags, struct thread *td)
1576 {
1577         struct md_ioctl *mdio;
1578         struct md_s *sc;
1579         int error, i;
1580         unsigned sectsize;
1581
1582         if (md_debug)
1583                 printf("mdctlioctl(%s %lx %p %x %p)\n",
1584                         devtoname(dev), cmd, addr, flags, td);
1585
1586         mdio = (struct md_ioctl *)addr;
1587         if (mdio->md_version != MDIOVERSION)
1588                 return (EINVAL);
1589
1590         /*
1591          * We assert the version number in the individual ioctl
1592          * handlers instead of out here because (a) it is possible we
1593          * may add another ioctl in the future which doesn't read an
1594          * mdio, and (b) the correct return value for an unknown ioctl
1595          * is ENOIOCTL, not EINVAL.
1596          */
1597         error = 0;
1598         switch (cmd) {
1599         case MDIOCATTACH:
1600                 switch (mdio->md_type) {
1601                 case MD_MALLOC:
1602                 case MD_PRELOAD:
1603                 case MD_VNODE:
1604                 case MD_SWAP:
1605                 case MD_NULL:
1606                         break;
1607                 default:
1608                         return (EINVAL);
1609                 }
1610                 if (mdio->md_sectorsize == 0)
1611                         sectsize = DEV_BSIZE;
1612                 else
1613                         sectsize = mdio->md_sectorsize;
1614                 if (sectsize > MAXPHYS || mdio->md_mediasize < sectsize)
1615                         return (EINVAL);
1616                 if (mdio->md_options & MD_AUTOUNIT)
1617                         sc = mdnew(-1, &error, mdio->md_type);
1618                 else {
1619                         if (mdio->md_unit > INT_MAX)
1620                                 return (EINVAL);
1621                         sc = mdnew(mdio->md_unit, &error, mdio->md_type);
1622                 }
1623                 if (sc == NULL)
1624                         return (error);
1625                 if (mdio->md_options & MD_AUTOUNIT)
1626                         mdio->md_unit = sc->unit;
1627                 sc->mediasize = mdio->md_mediasize;
1628                 sc->sectorsize = sectsize;
1629                 error = EDOOFUS;
1630                 switch (sc->type) {
1631                 case MD_MALLOC:
1632                         sc->start = mdstart_malloc;
1633                         error = mdcreate_malloc(sc, mdio);
1634                         break;
1635                 case MD_PRELOAD:
1636                         /*
1637                          * We disallow attaching preloaded memory disks via
1638                          * ioctl. Preloaded memory disks are automatically
1639                          * attached in g_md_init().
1640                          */
1641                         error = EOPNOTSUPP;
1642                         break;
1643                 case MD_VNODE:
1644                         sc->start = mdstart_vnode;
1645                         error = mdcreate_vnode(sc, mdio, td);
1646                         break;
1647                 case MD_SWAP:
1648                         sc->start = mdstart_swap;
1649                         error = mdcreate_swap(sc, mdio, td);
1650                         break;
1651                 case MD_NULL:
1652                         sc->start = mdstart_null;
1653                         error = mdcreate_null(sc, mdio, td);
1654                         break;
1655                 }
1656                 if (error != 0) {
1657                         mddestroy(sc, td);
1658                         return (error);
1659                 }
1660
1661                 /* Prune off any residual fractional sector */
1662                 i = sc->mediasize % sc->sectorsize;
1663                 sc->mediasize -= i;
1664
1665                 mdinit(sc);
1666                 return (0);
1667         case MDIOCDETACH:
1668                 if (mdio->md_mediasize != 0 ||
1669                     (mdio->md_options & ~MD_FORCE) != 0)
1670                         return (EINVAL);
1671
1672                 sc = mdfind(mdio->md_unit);
1673                 if (sc == NULL)
1674                         return (ENOENT);
1675                 if (sc->opencount != 0 && !(sc->flags & MD_FORCE) &&
1676                     !(mdio->md_options & MD_FORCE))
1677                         return (EBUSY);
1678                 return (mddestroy(sc, td));
1679         case MDIOCRESIZE:
1680                 if ((mdio->md_options & ~(MD_FORCE | MD_RESERVE)) != 0)
1681                         return (EINVAL);
1682
1683                 sc = mdfind(mdio->md_unit);
1684                 if (sc == NULL)
1685                         return (ENOENT);
1686                 if (mdio->md_mediasize < sc->sectorsize)
1687                         return (EINVAL);
1688                 if (mdio->md_mediasize < sc->mediasize &&
1689                     !(sc->flags & MD_FORCE) &&
1690                     !(mdio->md_options & MD_FORCE))
1691                         return (EBUSY);
1692                 return (mdresize(sc, mdio));
1693         case MDIOCQUERY:
1694                 sc = mdfind(mdio->md_unit);
1695                 if (sc == NULL)
1696                         return (ENOENT);
1697                 mdio->md_type = sc->type;
1698                 mdio->md_options = sc->flags;
1699                 mdio->md_mediasize = sc->mediasize;
1700                 mdio->md_sectorsize = sc->sectorsize;
1701                 if (sc->type == MD_VNODE)
1702                         error = copyout(sc->file, mdio->md_file,
1703                             strlen(sc->file) + 1);
1704                 return (error);
1705         case MDIOCLIST:
1706                 i = 1;
1707                 LIST_FOREACH(sc, &md_softc_list, list) {
1708                         if (i == MDNPAD - 1)
1709                                 mdio->md_pad[i] = -1;
1710                         else
1711                                 mdio->md_pad[i++] = sc->unit;
1712                 }
1713                 mdio->md_pad[0] = i - 1;
1714                 return (0);
1715         default:
1716                 return (ENOIOCTL);
1717         };
1718 }
1719
1720 static int
1721 mdctlioctl(struct cdev *dev, u_long cmd, caddr_t addr, int flags, struct thread *td)
1722 {
1723         int error;
1724
1725         sx_xlock(&md_sx);
1726         error = xmdctlioctl(dev, cmd, addr, flags, td);
1727         sx_xunlock(&md_sx);
1728         return (error);
1729 }
1730
1731 static void
1732 md_preloaded(u_char *image, size_t length, const char *name)
1733 {
1734         struct md_s *sc;
1735         int error;
1736
1737         sc = mdnew(-1, &error, MD_PRELOAD);
1738         if (sc == NULL)
1739                 return;
1740         sc->mediasize = length;
1741         sc->sectorsize = DEV_BSIZE;
1742         sc->pl_ptr = image;
1743         sc->pl_len = length;
1744         sc->start = mdstart_preload;
1745 #ifdef MD_ROOT
1746         if (sc->unit == 0)
1747                 rootdevnames[0] = MD_ROOT_FSTYPE ":/dev/md0";
1748 #endif
1749         mdinit(sc);
1750         if (name != NULL) {
1751                 printf("%s%d: Preloaded image <%s> %zd bytes at %p\n",
1752                     MD_NAME, sc->unit, name, length, image);
1753         }
1754 }
1755
1756 static void
1757 g_md_init(struct g_class *mp __unused)
1758 {
1759         caddr_t mod;
1760         u_char *ptr, *name, *type;
1761         unsigned len;
1762         int i;
1763
1764         /* figure out log2(NINDIR) */
1765         for (i = NINDIR, nshift = -1; i; nshift++)
1766                 i >>= 1;
1767
1768         mod = NULL;
1769         sx_init(&md_sx, "MD config lock");
1770         g_topology_unlock();
1771         md_uh = new_unrhdr(0, INT_MAX, NULL);
1772 #ifdef MD_ROOT_SIZE
1773         sx_xlock(&md_sx);
1774         md_preloaded(mfs_root.start, sizeof(mfs_root.start), NULL);
1775         sx_xunlock(&md_sx);
1776 #endif
1777         /* XXX: are preload_* static or do they need Giant ? */
1778         while ((mod = preload_search_next_name(mod)) != NULL) {
1779                 name = (char *)preload_search_info(mod, MODINFO_NAME);
1780                 if (name == NULL)
1781                         continue;
1782                 type = (char *)preload_search_info(mod, MODINFO_TYPE);
1783                 if (type == NULL)
1784                         continue;
1785                 if (strcmp(type, "md_image") && strcmp(type, "mfs_root"))
1786                         continue;
1787                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
1788                 len = preload_fetch_size(mod);
1789                 if (ptr != NULL && len != 0) {
1790                         sx_xlock(&md_sx);
1791                         md_preloaded(ptr, len, name);
1792                         sx_xunlock(&md_sx);
1793                 }
1794         }
1795         md_vnode_pbuf_freecnt = nswbuf / 10;
1796         status_dev = make_dev(&mdctl_cdevsw, INT_MAX, UID_ROOT, GID_WHEEL,
1797             0600, MDCTL_NAME);
1798         g_topology_lock();
1799 }
1800
1801 static void
1802 g_md_dumpconf(struct sbuf *sb, const char *indent, struct g_geom *gp,
1803     struct g_consumer *cp __unused, struct g_provider *pp)
1804 {
1805         struct md_s *mp;
1806         char *type;
1807
1808         mp = gp->softc;
1809         if (mp == NULL)
1810                 return;
1811
1812         switch (mp->type) {
1813         case MD_MALLOC:
1814                 type = "malloc";
1815                 break;
1816         case MD_PRELOAD:
1817                 type = "preload";
1818                 break;
1819         case MD_VNODE:
1820                 type = "vnode";
1821                 break;
1822         case MD_SWAP:
1823                 type = "swap";
1824                 break;
1825         case MD_NULL:
1826                 type = "null";
1827                 break;
1828         default:
1829                 type = "unknown";
1830                 break;
1831         }
1832
1833         if (pp != NULL) {
1834                 if (indent == NULL) {
1835                         sbuf_printf(sb, " u %d", mp->unit);
1836                         sbuf_printf(sb, " s %ju", (uintmax_t) mp->sectorsize);
1837                         sbuf_printf(sb, " f %ju", (uintmax_t) mp->fwheads);
1838                         sbuf_printf(sb, " fs %ju", (uintmax_t) mp->fwsectors);
1839                         sbuf_printf(sb, " l %ju", (uintmax_t) mp->mediasize);
1840                         sbuf_printf(sb, " t %s", type);
1841                         if (mp->type == MD_VNODE && mp->vnode != NULL)
1842                                 sbuf_printf(sb, " file %s", mp->file);
1843                 } else {
1844                         sbuf_printf(sb, "%s<unit>%d</unit>\n", indent,
1845                             mp->unit);
1846                         sbuf_printf(sb, "%s<sectorsize>%ju</sectorsize>\n",
1847                             indent, (uintmax_t) mp->sectorsize);
1848                         sbuf_printf(sb, "%s<fwheads>%ju</fwheads>\n",
1849                             indent, (uintmax_t) mp->fwheads);
1850                         sbuf_printf(sb, "%s<fwsectors>%ju</fwsectors>\n",
1851                             indent, (uintmax_t) mp->fwsectors);
1852                         sbuf_printf(sb, "%s<length>%ju</length>\n",
1853                             indent, (uintmax_t) mp->mediasize);
1854                         sbuf_printf(sb, "%s<compression>%s</compression>\n", indent,
1855                             (mp->flags & MD_COMPRESS) == 0 ? "off": "on");
1856                         sbuf_printf(sb, "%s<access>%s</access>\n", indent,
1857                             (mp->flags & MD_READONLY) == 0 ? "read-write":
1858                             "read-only");
1859                         sbuf_printf(sb, "%s<type>%s</type>\n", indent,
1860                             type);
1861                         if (mp->type == MD_VNODE && mp->vnode != NULL) {
1862                                 sbuf_printf(sb, "%s<file>", indent);
1863                                 g_conf_printf_escaped(sb, "%s", mp->file);
1864                                 sbuf_printf(sb, "</file>\n");
1865                         }
1866                 }
1867         }
1868 }
1869
1870 static void
1871 g_md_fini(struct g_class *mp __unused)
1872 {
1873
1874         sx_destroy(&md_sx);
1875         if (status_dev != NULL)
1876                 destroy_dev(status_dev);
1877         delete_unrhdr(md_uh);
1878 }