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