]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/dev/md/md.c
Merge OpenSSL 1.0.2l.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / 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  * 3. 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_rootdevname.h"
62 #include "opt_geom.h"
63 #include "opt_md.h"
64
65 #include <sys/param.h>
66 #include <sys/systm.h>
67 #include <sys/bio.h>
68 #include <sys/buf.h>
69 #include <sys/conf.h>
70 #include <sys/devicestat.h>
71 #include <sys/fcntl.h>
72 #include <sys/kernel.h>
73 #include <sys/kthread.h>
74 #include <sys/limits.h>
75 #include <sys/linker.h>
76 #include <sys/lock.h>
77 #include <sys/malloc.h>
78 #include <sys/mdioctl.h>
79 #include <sys/mount.h>
80 #include <sys/mutex.h>
81 #include <sys/sx.h>
82 #include <sys/namei.h>
83 #include <sys/proc.h>
84 #include <sys/queue.h>
85 #include <sys/rwlock.h>
86 #include <sys/sbuf.h>
87 #include <sys/sched.h>
88 #include <sys/sf_buf.h>
89 #include <sys/sysctl.h>
90 #include <sys/vnode.h>
91
92 #include <geom/geom.h>
93 #include <geom/geom_int.h>
94
95 #include <vm/vm.h>
96 #include <vm/vm_param.h>
97 #include <vm/vm_object.h>
98 #include <vm/vm_page.h>
99 #include <vm/vm_pager.h>
100 #include <vm/swap_pager.h>
101 #include <vm/uma.h>
102
103 #include <machine/bus.h>
104
105 #define MD_MODVER 1
106
107 #define MD_SHUTDOWN     0x10000         /* Tell worker thread to terminate. */
108 #define MD_EXITING      0x20000         /* Worker thread is exiting. */
109
110 #ifndef MD_NSECT
111 #define MD_NSECT (10000 * 2)
112 #endif
113
114 static MALLOC_DEFINE(M_MD, "md_disk", "Memory Disk");
115 static MALLOC_DEFINE(M_MDSECT, "md_sectors", "Memory Disk Sectors");
116
117 static int md_debug;
118 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, mddebug, CTLFLAG_RW, &md_debug, 0,
119     "Enable md(4) debug messages");
120 static int md_malloc_wait;
121 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, md_malloc_wait, CTLFLAG_RW, &md_malloc_wait, 0,
122     "Allow malloc to wait for memory allocations");
123
124 #if defined(MD_ROOT) && !defined(MD_ROOT_FSTYPE)
125 #define MD_ROOT_FSTYPE  "ufs"
126 #endif
127
128 #if defined(MD_ROOT)
129 /*
130  * Preloaded image gets put here.
131  */
132 #if defined(MD_ROOT_SIZE)
133 /*
134  * We put the mfs_root symbol into the oldmfs section of the kernel object file.
135  * Applications that patch the object with the image can determine
136  * the size looking at the oldmfs section size within the kernel.
137  */
138 u_char mfs_root[MD_ROOT_SIZE*1024] __attribute__ ((section ("oldmfs")));
139 const int mfs_root_size = sizeof(mfs_root);
140 #else
141 extern volatile u_char __weak_symbol mfs_root;
142 extern volatile u_char __weak_symbol mfs_root_end;
143 __GLOBL(mfs_root);
144 __GLOBL(mfs_root_end);
145 #define mfs_root_size ((uintptr_t)(&mfs_root_end - &mfs_root))
146 #endif
147 #endif
148
149 static g_init_t g_md_init;
150 static g_fini_t g_md_fini;
151 static g_start_t g_md_start;
152 static g_access_t g_md_access;
153 static void g_md_dumpconf(struct sbuf *sb, const char *indent,
154     struct g_geom *gp, struct g_consumer *cp __unused, struct g_provider *pp);
155
156 static struct cdev *status_dev = NULL;
157 static struct sx md_sx;
158 static struct unrhdr *md_uh;
159
160 static d_ioctl_t mdctlioctl;
161
162 static struct cdevsw mdctl_cdevsw = {
163         .d_version =    D_VERSION,
164         .d_ioctl =      mdctlioctl,
165         .d_name =       MD_NAME,
166 };
167
168 struct g_class g_md_class = {
169         .name = "MD",
170         .version = G_VERSION,
171         .init = g_md_init,
172         .fini = g_md_fini,
173         .start = g_md_start,
174         .access = g_md_access,
175         .dumpconf = g_md_dumpconf,
176 };
177
178 DECLARE_GEOM_CLASS(g_md_class, g_md);
179
180
181 static LIST_HEAD(, md_s) md_softc_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(md_softc_list);
182
183 #define NINDIR  (PAGE_SIZE / sizeof(uintptr_t))
184 #define NMASK   (NINDIR-1)
185 static int nshift;
186
187 static int md_vnode_pbuf_freecnt;
188
189 struct indir {
190         uintptr_t       *array;
191         u_int           total;
192         u_int           used;
193         u_int           shift;
194 };
195
196 struct md_s {
197         int unit;
198         LIST_ENTRY(md_s) list;
199         struct bio_queue_head bio_queue;
200         struct mtx queue_mtx;
201         struct mtx stat_mtx;
202         struct cdev *dev;
203         enum md_types type;
204         off_t mediasize;
205         unsigned sectorsize;
206         unsigned opencount;
207         unsigned fwheads;
208         unsigned fwsectors;
209         unsigned flags;
210         char name[20];
211         struct proc *procp;
212         struct g_geom *gp;
213         struct g_provider *pp;
214         int (*start)(struct md_s *sc, struct bio *bp);
215         struct devstat *devstat;
216
217         /* MD_MALLOC related fields */
218         struct indir *indir;
219         uma_zone_t uma;
220
221         /* MD_PRELOAD related fields */
222         u_char *pl_ptr;
223         size_t pl_len;
224
225         /* MD_VNODE related fields */
226         struct vnode *vnode;
227         char file[PATH_MAX];
228         struct ucred *cred;
229
230         /* MD_SWAP related fields */
231         vm_object_t object;
232 };
233
234 static struct indir *
235 new_indir(u_int shift)
236 {
237         struct indir *ip;
238
239         ip = malloc(sizeof *ip, M_MD, (md_malloc_wait ? M_WAITOK : M_NOWAIT)
240             | M_ZERO);
241         if (ip == NULL)
242                 return (NULL);
243         ip->array = malloc(sizeof(uintptr_t) * NINDIR,
244             M_MDSECT, (md_malloc_wait ? M_WAITOK : M_NOWAIT) | M_ZERO);
245         if (ip->array == NULL) {
246                 free(ip, M_MD);
247                 return (NULL);
248         }
249         ip->total = NINDIR;
250         ip->shift = shift;
251         return (ip);
252 }
253
254 static void
255 del_indir(struct indir *ip)
256 {
257
258         free(ip->array, M_MDSECT);
259         free(ip, M_MD);
260 }
261
262 static void
263 destroy_indir(struct md_s *sc, struct indir *ip)
264 {
265         int i;
266
267         for (i = 0; i < NINDIR; i++) {
268                 if (!ip->array[i])
269                         continue;
270                 if (ip->shift)
271                         destroy_indir(sc, (struct indir*)(ip->array[i]));
272                 else if (ip->array[i] > 255)
273                         uma_zfree(sc->uma, (void *)(ip->array[i]));
274         }
275         del_indir(ip);
276 }
277
278 /*
279  * This function does the math and allocates the top level "indir" structure
280  * for a device of "size" sectors.
281  */
282
283 static struct indir *
284 dimension(off_t size)
285 {
286         off_t rcnt;
287         struct indir *ip;
288         int layer;
289
290         rcnt = size;
291         layer = 0;
292         while (rcnt > NINDIR) {
293                 rcnt /= NINDIR;
294                 layer++;
295         }
296
297         /*
298          * XXX: the top layer is probably not fully populated, so we allocate
299          * too much space for ip->array in here.
300          */
301         ip = malloc(sizeof *ip, M_MD, M_WAITOK | M_ZERO);
302         ip->array = malloc(sizeof(uintptr_t) * NINDIR,
303             M_MDSECT, M_WAITOK | M_ZERO);
304         ip->total = NINDIR;
305         ip->shift = layer * nshift;
306         return (ip);
307 }
308
309 /*
310  * Read a given sector
311  */
312
313 static uintptr_t
314 s_read(struct indir *ip, off_t offset)
315 {
316         struct indir *cip;
317         int idx;
318         uintptr_t up;
319
320         if (md_debug > 1)
321                 printf("s_read(%jd)\n", (intmax_t)offset);
322         up = 0;
323         for (cip = ip; cip != NULL;) {
324                 if (cip->shift) {
325                         idx = (offset >> cip->shift) & NMASK;
326                         up = cip->array[idx];
327                         cip = (struct indir *)up;
328                         continue;
329                 }
330                 idx = offset & NMASK;
331                 return (cip->array[idx]);
332         }
333         return (0);
334 }
335
336 /*
337  * Write a given sector, prune the tree if the value is 0
338  */
339
340 static int
341 s_write(struct indir *ip, off_t offset, uintptr_t ptr)
342 {
343         struct indir *cip, *lip[10];
344         int idx, li;
345         uintptr_t up;
346
347         if (md_debug > 1)
348                 printf("s_write(%jd, %p)\n", (intmax_t)offset, (void *)ptr);
349         up = 0;
350         li = 0;
351         cip = ip;
352         for (;;) {
353                 lip[li++] = cip;
354                 if (cip->shift) {
355                         idx = (offset >> cip->shift) & NMASK;
356                         up = cip->array[idx];
357                         if (up != 0) {
358                                 cip = (struct indir *)up;
359                                 continue;
360                         }
361                         /* Allocate branch */
362                         cip->array[idx] =
363                             (uintptr_t)new_indir(cip->shift - nshift);
364                         if (cip->array[idx] == 0)
365                                 return (ENOSPC);
366                         cip->used++;
367                         up = cip->array[idx];
368                         cip = (struct indir *)up;
369                         continue;
370                 }
371                 /* leafnode */
372                 idx = offset & NMASK;
373                 up = cip->array[idx];
374                 if (up != 0)
375                         cip->used--;
376                 cip->array[idx] = ptr;
377                 if (ptr != 0)
378                         cip->used++;
379                 break;
380         }
381         if (cip->used != 0 || li == 1)
382                 return (0);
383         li--;
384         while (cip->used == 0 && cip != ip) {
385                 li--;
386                 idx = (offset >> lip[li]->shift) & NMASK;
387                 up = lip[li]->array[idx];
388                 KASSERT(up == (uintptr_t)cip, ("md screwed up"));
389                 del_indir(cip);
390                 lip[li]->array[idx] = 0;
391                 lip[li]->used--;
392                 cip = lip[li];
393         }
394         return (0);
395 }
396
397
398 static int
399 g_md_access(struct g_provider *pp, int r, int w, int e)
400 {
401         struct md_s *sc;
402
403         sc = pp->geom->softc;
404         if (sc == NULL) {
405                 if (r <= 0 && w <= 0 && e <= 0)
406                         return (0);
407                 return (ENXIO);
408         }
409         r += pp->acr;
410         w += pp->acw;
411         e += pp->ace;
412         if ((sc->flags & MD_READONLY) != 0 && w > 0)
413                 return (EROFS);
414         if ((pp->acr + pp->acw + pp->ace) == 0 && (r + w + e) > 0) {
415                 sc->opencount = 1;
416         } else if ((pp->acr + pp->acw + pp->ace) > 0 && (r + w + e) == 0) {
417                 sc->opencount = 0;
418         }
419         return (0);
420 }
421
422 static void
423 g_md_start(struct bio *bp)
424 {
425         struct md_s *sc;
426
427         sc = bp->bio_to->geom->softc;
428         if ((bp->bio_cmd == BIO_READ) || (bp->bio_cmd == BIO_WRITE)) {
429                 mtx_lock(&sc->stat_mtx);
430                 devstat_start_transaction_bio(sc->devstat, bp);
431                 mtx_unlock(&sc->stat_mtx);
432         }
433         mtx_lock(&sc->queue_mtx);
434         bioq_disksort(&sc->bio_queue, bp);
435         mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
436         wakeup(sc);
437 }
438
439 #define MD_MALLOC_MOVE_ZERO     1
440 #define MD_MALLOC_MOVE_FILL     2
441 #define MD_MALLOC_MOVE_READ     3
442 #define MD_MALLOC_MOVE_WRITE    4
443 #define MD_MALLOC_MOVE_CMP      5
444
445 static int
446 md_malloc_move_ma(vm_page_t **mp, int *ma_offs, unsigned sectorsize,
447     void *ptr, u_char fill, int op)
448 {
449         struct sf_buf *sf;
450         vm_page_t m, *mp1;
451         char *p, first;
452         off_t *uc;
453         unsigned n;
454         int error, i, ma_offs1, sz, first_read;
455
456         m = NULL;
457         error = 0;
458         sf = NULL;
459         /* if (op == MD_MALLOC_MOVE_CMP) { gcc */
460                 first = 0;
461                 first_read = 0;
462                 uc = ptr;
463                 mp1 = *mp;
464                 ma_offs1 = *ma_offs;
465         /* } */
466         sched_pin();
467         for (n = sectorsize; n != 0; n -= sz) {
468                 sz = imin(PAGE_SIZE - *ma_offs, n);
469                 if (m != **mp) {
470                         if (sf != NULL)
471                                 sf_buf_free(sf);
472                         m = **mp;
473                         sf = sf_buf_alloc(m, SFB_CPUPRIVATE |
474                             (md_malloc_wait ? 0 : SFB_NOWAIT));
475                         if (sf == NULL) {
476                                 error = ENOMEM;
477                                 break;
478                         }
479                 }
480                 p = (char *)sf_buf_kva(sf) + *ma_offs;
481                 switch (op) {
482                 case MD_MALLOC_MOVE_ZERO:
483                         bzero(p, sz);
484                         break;
485                 case MD_MALLOC_MOVE_FILL:
486                         memset(p, fill, sz);
487                         break;
488                 case MD_MALLOC_MOVE_READ:
489                         bcopy(ptr, p, sz);
490                         cpu_flush_dcache(p, sz);
491                         break;
492                 case MD_MALLOC_MOVE_WRITE:
493                         bcopy(p, ptr, sz);
494                         break;
495                 case MD_MALLOC_MOVE_CMP:
496                         for (i = 0; i < sz; i++, p++) {
497                                 if (!first_read) {
498                                         *uc = (u_char)*p;
499                                         first = *p;
500                                         first_read = 1;
501                                 } else if (*p != first) {
502                                         error = EDOOFUS;
503                                         break;
504                                 }
505                         }
506                         break;
507                 default:
508                         KASSERT(0, ("md_malloc_move_ma unknown op %d\n", op));
509                         break;
510                 }
511                 if (error != 0)
512                         break;
513                 *ma_offs += sz;
514                 *ma_offs %= PAGE_SIZE;
515                 if (*ma_offs == 0)
516                         (*mp)++;
517                 ptr = (char *)ptr + sz;
518         }
519
520         if (sf != NULL)
521                 sf_buf_free(sf);
522         sched_unpin();
523         if (op == MD_MALLOC_MOVE_CMP && error != 0) {
524                 *mp = mp1;
525                 *ma_offs = ma_offs1;
526         }
527         return (error);
528 }
529
530 static int
531 md_malloc_move_vlist(bus_dma_segment_t **pvlist, int *pma_offs,
532     unsigned len, void *ptr, u_char fill, int op)
533 {
534         bus_dma_segment_t *vlist;
535         uint8_t *p, *end, first;
536         off_t *uc;
537         int ma_offs, seg_len;
538
539         vlist = *pvlist;
540         ma_offs = *pma_offs;
541         uc = ptr;
542
543         for (; len != 0; len -= seg_len) {
544                 seg_len = imin(vlist->ds_len - ma_offs, len);
545                 p = (uint8_t *)(uintptr_t)vlist->ds_addr + ma_offs;
546                 switch (op) {
547                 case MD_MALLOC_MOVE_ZERO:
548                         bzero(p, seg_len);
549                         break;
550                 case MD_MALLOC_MOVE_FILL:
551                         memset(p, fill, seg_len);
552                         break;
553                 case MD_MALLOC_MOVE_READ:
554                         bcopy(ptr, p, seg_len);
555                         cpu_flush_dcache(p, seg_len);
556                         break;
557                 case MD_MALLOC_MOVE_WRITE:
558                         bcopy(p, ptr, seg_len);
559                         break;
560                 case MD_MALLOC_MOVE_CMP:
561                         end = p + seg_len;
562                         first = *uc = *p;
563                         /* Confirm all following bytes match the first */
564                         while (++p < end) {
565                                 if (*p != first)
566                                         return (EDOOFUS);
567                         }
568                         break;
569                 default:
570                         KASSERT(0, ("md_malloc_move_vlist unknown op %d\n", op));
571                         break;
572                 }
573
574                 ma_offs += seg_len;
575                 if (ma_offs == vlist->ds_len) {
576                         ma_offs = 0;
577                         vlist++;
578                 }
579                 ptr = (uint8_t *)ptr + seg_len;
580         }
581         *pvlist = vlist;
582         *pma_offs = ma_offs;
583
584         return (0);
585 }
586
587 static int
588 mdstart_malloc(struct md_s *sc, struct bio *bp)
589 {
590         u_char *dst;
591         vm_page_t *m;
592         bus_dma_segment_t *vlist;
593         int i, error, error1, ma_offs, notmapped;
594         off_t secno, nsec, uc;
595         uintptr_t sp, osp;
596
597         switch (bp->bio_cmd) {
598         case BIO_READ:
599         case BIO_WRITE:
600         case BIO_DELETE:
601                 break;
602         default:
603                 return (EOPNOTSUPP);
604         }
605
606         notmapped = (bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0;
607         vlist = (bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0 ?
608             (bus_dma_segment_t *)bp->bio_data : NULL;
609         if (notmapped) {
610                 m = bp->bio_ma;
611                 ma_offs = bp->bio_ma_offset;
612                 dst = NULL;
613                 KASSERT(vlist == NULL, ("vlists cannot be unmapped"));
614         } else if (vlist != NULL) {
615                 ma_offs = bp->bio_ma_offset;
616                 dst = NULL;
617         } else {
618                 dst = bp->bio_data;
619         }
620
621         nsec = bp->bio_length / sc->sectorsize;
622         secno = bp->bio_offset / sc->sectorsize;
623         error = 0;
624         while (nsec--) {
625                 osp = s_read(sc->indir, secno);
626                 if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE) {
627                         if (osp != 0)
628                                 error = s_write(sc->indir, secno, 0);
629                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_READ) {
630                         if (osp == 0) {
631                                 if (notmapped) {
632                                         error = md_malloc_move_ma(&m, &ma_offs,
633                                             sc->sectorsize, NULL, 0,
634                                             MD_MALLOC_MOVE_ZERO);
635                                 } else if (vlist != NULL) {
636                                         error = md_malloc_move_vlist(&vlist,
637                                             &ma_offs, sc->sectorsize, NULL, 0,
638                                             MD_MALLOC_MOVE_ZERO);
639                                 } else
640                                         bzero(dst, sc->sectorsize);
641                         } else if (osp <= 255) {
642                                 if (notmapped) {
643                                         error = md_malloc_move_ma(&m, &ma_offs,
644                                             sc->sectorsize, NULL, osp,
645                                             MD_MALLOC_MOVE_FILL);
646                                 } else if (vlist != NULL) {
647                                         error = md_malloc_move_vlist(&vlist,
648                                             &ma_offs, sc->sectorsize, NULL, osp,
649                                             MD_MALLOC_MOVE_FILL);
650                                 } else
651                                         memset(dst, osp, sc->sectorsize);
652                         } else {
653                                 if (notmapped) {
654                                         error = md_malloc_move_ma(&m, &ma_offs,
655                                             sc->sectorsize, (void *)osp, 0,
656                                             MD_MALLOC_MOVE_READ);
657                                 } else if (vlist != NULL) {
658                                         error = md_malloc_move_vlist(&vlist,
659                                             &ma_offs, sc->sectorsize,
660                                             (void *)osp, 0,
661                                             MD_MALLOC_MOVE_READ);
662                                 } else {
663                                         bcopy((void *)osp, dst, sc->sectorsize);
664                                         cpu_flush_dcache(dst, sc->sectorsize);
665                                 }
666                         }
667                         osp = 0;
668                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE) {
669                         if (sc->flags & MD_COMPRESS) {
670                                 if (notmapped) {
671                                         error1 = md_malloc_move_ma(&m, &ma_offs,
672                                             sc->sectorsize, &uc, 0,
673                                             MD_MALLOC_MOVE_CMP);
674                                         i = error1 == 0 ? sc->sectorsize : 0;
675                                 } else if (vlist != NULL) {
676                                         error1 = md_malloc_move_vlist(&vlist,
677                                             &ma_offs, sc->sectorsize, &uc, 0,
678                                             MD_MALLOC_MOVE_CMP);
679                                         i = error1 == 0 ? sc->sectorsize : 0;
680                                 } else {
681                                         uc = dst[0];
682                                         for (i = 1; i < sc->sectorsize; i++) {
683                                                 if (dst[i] != uc)
684                                                         break;
685                                         }
686                                 }
687                         } else {
688                                 i = 0;
689                                 uc = 0;
690                         }
691                         if (i == sc->sectorsize) {
692                                 if (osp != uc)
693                                         error = s_write(sc->indir, secno, uc);
694                         } else {
695                                 if (osp <= 255) {
696                                         sp = (uintptr_t)uma_zalloc(sc->uma,
697                                             md_malloc_wait ? M_WAITOK :
698                                             M_NOWAIT);
699                                         if (sp == 0) {
700                                                 error = ENOSPC;
701                                                 break;
702                                         }
703                                         if (notmapped) {
704                                                 error = md_malloc_move_ma(&m,
705                                                     &ma_offs, sc->sectorsize,
706                                                     (void *)sp, 0,
707                                                     MD_MALLOC_MOVE_WRITE);
708                                         } else if (vlist != NULL) {
709                                                 error = md_malloc_move_vlist(
710                                                     &vlist, &ma_offs,
711                                                     sc->sectorsize, (void *)sp,
712                                                     0, MD_MALLOC_MOVE_WRITE);
713                                         } else {
714                                                 bcopy(dst, (void *)sp,
715                                                     sc->sectorsize);
716                                         }
717                                         error = s_write(sc->indir, secno, sp);
718                                 } else {
719                                         if (notmapped) {
720                                                 error = md_malloc_move_ma(&m,
721                                                     &ma_offs, sc->sectorsize,
722                                                     (void *)osp, 0,
723                                                     MD_MALLOC_MOVE_WRITE);
724                                         } else if (vlist != NULL) {
725                                                 error = md_malloc_move_vlist(
726                                                     &vlist, &ma_offs,
727                                                     sc->sectorsize, (void *)osp,
728                                                     0, MD_MALLOC_MOVE_WRITE);
729                                         } else {
730                                                 bcopy(dst, (void *)osp,
731                                                     sc->sectorsize);
732                                         }
733                                         osp = 0;
734                                 }
735                         }
736                 } else {
737                         error = EOPNOTSUPP;
738                 }
739                 if (osp > 255)
740                         uma_zfree(sc->uma, (void*)osp);
741                 if (error != 0)
742                         break;
743                 secno++;
744                 if (!notmapped && vlist == NULL)
745                         dst += sc->sectorsize;
746         }
747         bp->bio_resid = 0;
748         return (error);
749 }
750
751 static void
752 mdcopyto_vlist(void *src, bus_dma_segment_t *vlist, off_t offset, off_t len)
753 {
754         off_t seg_len;
755
756         while (offset >= vlist->ds_len) {
757                 offset -= vlist->ds_len;
758                 vlist++;
759         }
760
761         while (len != 0) {
762                 seg_len = omin(len, vlist->ds_len - offset);
763                 bcopy(src, (void *)(uintptr_t)(vlist->ds_addr + offset),
764                     seg_len);
765                 offset = 0;
766                 src = (uint8_t *)src + seg_len;
767                 len -= seg_len;
768                 vlist++;
769         }
770 }
771
772 static void
773 mdcopyfrom_vlist(bus_dma_segment_t *vlist, off_t offset, void *dst, off_t len)
774 {
775         off_t seg_len;
776
777         while (offset >= vlist->ds_len) {
778                 offset -= vlist->ds_len;
779                 vlist++;
780         }
781
782         while (len != 0) {
783                 seg_len = omin(len, vlist->ds_len - offset);
784                 bcopy((void *)(uintptr_t)(vlist->ds_addr + offset), dst,
785                     seg_len);
786                 offset = 0;
787                 dst = (uint8_t *)dst + seg_len;
788                 len -= seg_len;
789                 vlist++;
790         }
791 }
792
793 static int
794 mdstart_preload(struct md_s *sc, struct bio *bp)
795 {
796         uint8_t *p;
797
798         p = sc->pl_ptr + bp->bio_offset;
799         switch (bp->bio_cmd) {
800         case BIO_READ:
801                 if ((bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0) {
802                         mdcopyto_vlist(p, (bus_dma_segment_t *)bp->bio_data,
803                             bp->bio_ma_offset, bp->bio_length);
804                 } else {
805                         bcopy(p, bp->bio_data, bp->bio_length);
806                 }
807                 cpu_flush_dcache(bp->bio_data, bp->bio_length);
808                 break;
809         case BIO_WRITE:
810                 if ((bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0) {
811                         mdcopyfrom_vlist((bus_dma_segment_t *)bp->bio_data,
812                             bp->bio_ma_offset, p, bp->bio_length);
813                 } else {
814                         bcopy(bp->bio_data, p, bp->bio_length);
815                 }
816                 break;
817         }
818         bp->bio_resid = 0;
819         return (0);
820 }
821
822 static int
823 mdstart_vnode(struct md_s *sc, struct bio *bp)
824 {
825         int error;
826         struct uio auio;
827         struct iovec aiov;
828         struct iovec *piov;
829         struct mount *mp;
830         struct vnode *vp;
831         struct buf *pb;
832         bus_dma_segment_t *vlist;
833         struct thread *td;
834         off_t iolen, len, zerosize;
835         int ma_offs, npages;
836
837         switch (bp->bio_cmd) {
838         case BIO_READ:
839                 auio.uio_rw = UIO_READ;
840                 break;
841         case BIO_WRITE:
842         case BIO_DELETE:
843                 auio.uio_rw = UIO_WRITE;
844                 break;
845         case BIO_FLUSH:
846                 break;
847         default:
848                 return (EOPNOTSUPP);
849         }
850
851         td = curthread;
852         vp = sc->vnode;
853         pb = NULL;
854         piov = NULL;
855         ma_offs = bp->bio_ma_offset;
856         len = bp->bio_length;
857
858         /*
859          * VNODE I/O
860          *
861          * If an error occurs, we set BIO_ERROR but we do not set
862          * B_INVAL because (for a write anyway), the buffer is
863          * still valid.
864          */
865
866         if (bp->bio_cmd == BIO_FLUSH) {
867                 (void) vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
868                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
869                 error = VOP_FSYNC(vp, MNT_WAIT, td);
870                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
871                 vn_finished_write(mp);
872                 return (error);
873         }
874
875         auio.uio_offset = (vm_ooffset_t)bp->bio_offset;
876         auio.uio_resid = bp->bio_length;
877         auio.uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
878         auio.uio_td = td;
879
880         if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE) {
881                 /*
882                  * Emulate BIO_DELETE by writing zeros.
883                  */
884                 zerosize = ZERO_REGION_SIZE -
885                     (ZERO_REGION_SIZE % sc->sectorsize);
886                 auio.uio_iovcnt = howmany(bp->bio_length, zerosize);
887                 piov = malloc(sizeof(*piov) * auio.uio_iovcnt, M_MD, M_WAITOK);
888                 auio.uio_iov = piov;
889                 while (len > 0) {
890                         piov->iov_base = __DECONST(void *, zero_region);
891                         piov->iov_len = len;
892                         if (len > zerosize)
893                                 piov->iov_len = zerosize;
894                         len -= piov->iov_len;
895                         piov++;
896                 }
897                 piov = auio.uio_iov;
898         } else if ((bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0) {
899                 piov = malloc(sizeof(*piov) * bp->bio_ma_n, M_MD, M_WAITOK);
900                 auio.uio_iov = piov;
901                 vlist = (bus_dma_segment_t *)bp->bio_data;
902                 while (len > 0) {
903                         piov->iov_base = (void *)(uintptr_t)(vlist->ds_addr +
904                             ma_offs);
905                         piov->iov_len = vlist->ds_len - ma_offs;
906                         if (piov->iov_len > len)
907                                 piov->iov_len = len;
908                         len -= piov->iov_len;
909                         ma_offs = 0;
910                         vlist++;
911                         piov++;
912                 }
913                 auio.uio_iovcnt = piov - auio.uio_iov;
914                 piov = auio.uio_iov;
915         } else if ((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0) {
916                 pb = getpbuf(&md_vnode_pbuf_freecnt);
917                 bp->bio_resid = len;
918 unmapped_step:
919                 npages = atop(min(MAXPHYS, round_page(len + (ma_offs &
920                     PAGE_MASK))));
921                 iolen = min(ptoa(npages) - (ma_offs & PAGE_MASK), len);
922                 KASSERT(iolen > 0, ("zero iolen"));
923                 pmap_qenter((vm_offset_t)pb->b_data,
924                     &bp->bio_ma[atop(ma_offs)], npages);
925                 aiov.iov_base = (void *)((vm_offset_t)pb->b_data +
926                     (ma_offs & PAGE_MASK));
927                 aiov.iov_len = iolen;
928                 auio.uio_iov = &aiov;
929                 auio.uio_iovcnt = 1;
930                 auio.uio_resid = iolen;
931         } else {
932                 aiov.iov_base = bp->bio_data;
933                 aiov.iov_len = bp->bio_length;
934                 auio.uio_iov = &aiov;
935                 auio.uio_iovcnt = 1;
936         }
937         /*
938          * When reading set IO_DIRECT to try to avoid double-caching
939          * the data.  When writing IO_DIRECT is not optimal.
940          */
941         if (auio.uio_rw == UIO_READ) {
942                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
943                 error = VOP_READ(vp, &auio, IO_DIRECT, sc->cred);
944                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
945         } else {
946                 (void) vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
947                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
948                 error = VOP_WRITE(vp, &auio, sc->flags & MD_ASYNC ? 0 : IO_SYNC,
949                     sc->cred);
950                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
951                 vn_finished_write(mp);
952         }
953
954         if (pb != NULL) {
955                 pmap_qremove((vm_offset_t)pb->b_data, npages);
956                 if (error == 0) {
957                         len -= iolen;
958                         bp->bio_resid -= iolen;
959                         ma_offs += iolen;
960                         if (len > 0)
961                                 goto unmapped_step;
962                 }
963                 relpbuf(pb, &md_vnode_pbuf_freecnt);
964         }
965
966         free(piov, M_MD);
967         if (pb == NULL)
968                 bp->bio_resid = auio.uio_resid;
969         return (error);
970 }
971
972 static int
973 mdstart_swap(struct md_s *sc, struct bio *bp)
974 {
975         vm_page_t m;
976         u_char *p;
977         vm_pindex_t i, lastp;
978         bus_dma_segment_t *vlist;
979         int rv, ma_offs, offs, len, lastend;
980
981         switch (bp->bio_cmd) {
982         case BIO_READ:
983         case BIO_WRITE:
984         case BIO_DELETE:
985                 break;
986         default:
987                 return (EOPNOTSUPP);
988         }
989
990         p = bp->bio_data;
991         ma_offs = (bp->bio_flags & (BIO_UNMAPPED|BIO_VLIST)) != 0 ?
992             bp->bio_ma_offset : 0;
993         vlist = (bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0 ?
994             (bus_dma_segment_t *)bp->bio_data : NULL;
995
996         /*
997          * offs is the offset at which to start operating on the
998          * next (ie, first) page.  lastp is the last page on
999          * which we're going to operate.  lastend is the ending
1000          * position within that last page (ie, PAGE_SIZE if
1001          * we're operating on complete aligned pages).
1002          */
1003         offs = bp->bio_offset % PAGE_SIZE;
1004         lastp = (bp->bio_offset + bp->bio_length - 1) / PAGE_SIZE;
1005         lastend = (bp->bio_offset + bp->bio_length - 1) % PAGE_SIZE + 1;
1006
1007         rv = VM_PAGER_OK;
1008         VM_OBJECT_WLOCK(sc->object);
1009         vm_object_pip_add(sc->object, 1);
1010         for (i = bp->bio_offset / PAGE_SIZE; i <= lastp; i++) {
1011                 len = ((i == lastp) ? lastend : PAGE_SIZE) - offs;
1012                 m = vm_page_grab(sc->object, i, VM_ALLOC_SYSTEM);
1013                 if (bp->bio_cmd == BIO_READ) {
1014                         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL)
1015                                 rv = VM_PAGER_OK;
1016                         else
1017                                 rv = vm_pager_get_pages(sc->object, &m, 1,
1018                                     NULL, NULL);
1019                         if (rv == VM_PAGER_ERROR) {
1020                                 vm_page_xunbusy(m);
1021                                 break;
1022                         } else if (rv == VM_PAGER_FAIL) {
1023                                 /*
1024                                  * Pager does not have the page.  Zero
1025                                  * the allocated page, and mark it as
1026                                  * valid. Do not set dirty, the page
1027                                  * can be recreated if thrown out.
1028                                  */
1029                                 pmap_zero_page(m);
1030                                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1031                         }
1032                         if ((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0) {
1033                                 pmap_copy_pages(&m, offs, bp->bio_ma,
1034                                     ma_offs, len);
1035                         } else if ((bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0) {
1036                                 physcopyout_vlist(VM_PAGE_TO_PHYS(m) + offs,
1037                                     vlist, ma_offs, len);
1038                                 cpu_flush_dcache(p, len);
1039                         } else {
1040                                 physcopyout(VM_PAGE_TO_PHYS(m) + offs, p, len);
1041                                 cpu_flush_dcache(p, len);
1042                         }
1043                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE) {
1044                         if (len != PAGE_SIZE && m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
1045                                 rv = vm_pager_get_pages(sc->object, &m, 1,
1046                                     NULL, NULL);
1047                         else
1048                                 rv = VM_PAGER_OK;
1049                         if (rv == VM_PAGER_ERROR) {
1050                                 vm_page_xunbusy(m);
1051                                 break;
1052                         }
1053                         if ((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0) {
1054                                 pmap_copy_pages(bp->bio_ma, ma_offs, &m,
1055                                     offs, len);
1056                         } else if ((bp->bio_flags & BIO_VLIST) != 0) {
1057                                 physcopyin_vlist(vlist, ma_offs,
1058                                     VM_PAGE_TO_PHYS(m) + offs, len);
1059                         } else {
1060                                 physcopyin(p, VM_PAGE_TO_PHYS(m) + offs, len);
1061                         }
1062                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1063                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE) {
1064                         if (len != PAGE_SIZE && m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
1065                                 rv = vm_pager_get_pages(sc->object, &m, 1,
1066                                     NULL, NULL);
1067                         else
1068                                 rv = VM_PAGER_OK;
1069                         if (rv == VM_PAGER_ERROR) {
1070                                 vm_page_xunbusy(m);
1071                                 break;
1072                         }
1073                         if (len != PAGE_SIZE) {
1074                                 pmap_zero_page_area(m, offs, len);
1075                                 vm_page_clear_dirty(m, offs, len);
1076                                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1077                         } else
1078                                 vm_pager_page_unswapped(m);
1079                 }
1080                 vm_page_xunbusy(m);
1081                 vm_page_lock(m);
1082                 if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE && len == PAGE_SIZE)
1083                         vm_page_free(m);
1084                 else
1085                         vm_page_activate(m);
1086                 vm_page_unlock(m);
1087                 if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE) {
1088                         vm_page_dirty(m);
1089                         vm_pager_page_unswapped(m);
1090                 }
1091
1092                 /* Actions on further pages start at offset 0 */
1093                 p += PAGE_SIZE - offs;
1094                 offs = 0;
1095                 ma_offs += len;
1096         }
1097         vm_object_pip_wakeup(sc->object);
1098         VM_OBJECT_WUNLOCK(sc->object);
1099         return (rv != VM_PAGER_ERROR ? 0 : ENOSPC);
1100 }
1101
1102 static int
1103 mdstart_null(struct md_s *sc, struct bio *bp)
1104 {
1105
1106         switch (bp->bio_cmd) {
1107         case BIO_READ:
1108                 bzero(bp->bio_data, bp->bio_length);
1109                 cpu_flush_dcache(bp->bio_data, bp->bio_length);
1110                 break;
1111         case BIO_WRITE:
1112                 break;
1113         }
1114         bp->bio_resid = 0;
1115         return (0);
1116 }
1117
1118 static void
1119 md_kthread(void *arg)
1120 {
1121         struct md_s *sc;
1122         struct bio *bp;
1123         int error;
1124
1125         sc = arg;
1126         thread_lock(curthread);
1127         sched_prio(curthread, PRIBIO);
1128         thread_unlock(curthread);
1129         if (sc->type == MD_VNODE)
1130                 curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF;
1131
1132         for (;;) {
1133                 mtx_lock(&sc->queue_mtx);
1134                 if (sc->flags & MD_SHUTDOWN) {
1135                         sc->flags |= MD_EXITING;
1136                         mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
1137                         kproc_exit(0);
1138                 }
1139                 bp = bioq_takefirst(&sc->bio_queue);
1140                 if (!bp) {
1141                         msleep(sc, &sc->queue_mtx, PRIBIO | PDROP, "mdwait", 0);
1142                         continue;
1143                 }
1144                 mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
1145                 if (bp->bio_cmd == BIO_GETATTR) {
1146                         if ((sc->fwsectors && sc->fwheads &&
1147                             (g_handleattr_int(bp, "GEOM::fwsectors",
1148                             sc->fwsectors) ||
1149                             g_handleattr_int(bp, "GEOM::fwheads",
1150                             sc->fwheads))) ||
1151                             g_handleattr_int(bp, "GEOM::candelete", 1))
1152                                 error = -1;
1153                         else
1154                                 error = EOPNOTSUPP;
1155                 } else {
1156                         error = sc->start(sc, bp);
1157                 }
1158
1159                 if (error != -1) {
1160                         bp->bio_completed = bp->bio_length;
1161                         if ((bp->bio_cmd == BIO_READ) || (bp->bio_cmd == BIO_WRITE))
1162                                 devstat_end_transaction_bio(sc->devstat, bp);
1163                         g_io_deliver(bp, error);
1164                 }
1165         }
1166 }
1167
1168 static struct md_s *
1169 mdfind(int unit)
1170 {
1171         struct md_s *sc;
1172
1173         LIST_FOREACH(sc, &md_softc_list, list) {
1174                 if (sc->unit == unit)
1175                         break;
1176         }
1177         return (sc);
1178 }
1179
1180 static struct md_s *
1181 mdnew(int unit, int *errp, enum md_types type)
1182 {
1183         struct md_s *sc;
1184         int error;
1185
1186         *errp = 0;
1187         if (unit == -1)
1188                 unit = alloc_unr(md_uh);
1189         else
1190                 unit = alloc_unr_specific(md_uh, unit);
1191
1192         if (unit == -1) {
1193                 *errp = EBUSY;
1194                 return (NULL);
1195         }
1196
1197         sc = (struct md_s *)malloc(sizeof *sc, M_MD, M_WAITOK | M_ZERO);
1198         sc->type = type;
1199         bioq_init(&sc->bio_queue);
1200         mtx_init(&sc->queue_mtx, "md bio queue", NULL, MTX_DEF);
1201         mtx_init(&sc->stat_mtx, "md stat", NULL, MTX_DEF);
1202         sc->unit = unit;
1203         sprintf(sc->name, "md%d", unit);
1204         LIST_INSERT_HEAD(&md_softc_list, sc, list);
1205         error = kproc_create(md_kthread, sc, &sc->procp, 0, 0,"%s", sc->name);
1206         if (error == 0)
1207                 return (sc);
1208         LIST_REMOVE(sc, list);
1209         mtx_destroy(&sc->stat_mtx);
1210         mtx_destroy(&sc->queue_mtx);
1211         free_unr(md_uh, sc->unit);
1212         free(sc, M_MD);
1213         *errp = error;
1214         return (NULL);
1215 }
1216
1217 static void
1218 mdinit(struct md_s *sc)
1219 {
1220         struct g_geom *gp;
1221         struct g_provider *pp;
1222
1223         g_topology_lock();
1224         gp = g_new_geomf(&g_md_class, "md%d", sc->unit);
1225         gp->softc = sc;
1226         pp = g_new_providerf(gp, "md%d", sc->unit);
1227         pp->flags |= G_PF_DIRECT_SEND | G_PF_DIRECT_RECEIVE;
1228         pp->mediasize = sc->mediasize;
1229         pp->sectorsize = sc->sectorsize;
1230         switch (sc->type) {
1231         case MD_MALLOC:
1232         case MD_VNODE:
1233         case MD_SWAP:
1234                 pp->flags |= G_PF_ACCEPT_UNMAPPED;
1235                 break;
1236         case MD_PRELOAD:
1237         case MD_NULL:
1238                 break;
1239         }
1240         sc->gp = gp;
1241         sc->pp = pp;
1242         g_error_provider(pp, 0);
1243         g_topology_unlock();
1244         sc->devstat = devstat_new_entry("md", sc->unit, sc->sectorsize,
1245             DEVSTAT_ALL_SUPPORTED, DEVSTAT_TYPE_DIRECT, DEVSTAT_PRIORITY_MAX);
1246 }
1247
1248 static int
1249 mdcreate_malloc(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio)
1250 {
1251         uintptr_t sp;
1252         int error;
1253         off_t u;
1254
1255         error = 0;
1256         if (mdio->md_options & ~(MD_AUTOUNIT | MD_COMPRESS | MD_RESERVE))
1257                 return (EINVAL);
1258         if (mdio->md_sectorsize != 0 && !powerof2(mdio->md_sectorsize))
1259                 return (EINVAL);
1260         /* Compression doesn't make sense if we have reserved space */
1261         if (mdio->md_options & MD_RESERVE)
1262                 mdio->md_options &= ~MD_COMPRESS;
1263         if (mdio->md_fwsectors != 0)
1264                 sc->fwsectors = mdio->md_fwsectors;
1265         if (mdio->md_fwheads != 0)
1266                 sc->fwheads = mdio->md_fwheads;
1267         sc->flags = mdio->md_options & (MD_COMPRESS | MD_FORCE);
1268         sc->indir = dimension(sc->mediasize / sc->sectorsize);
1269         sc->uma = uma_zcreate(sc->name, sc->sectorsize, NULL, NULL, NULL, NULL,
1270             0x1ff, 0);
1271         if (mdio->md_options & MD_RESERVE) {
1272                 off_t nsectors;
1273
1274                 nsectors = sc->mediasize / sc->sectorsize;
1275                 for (u = 0; u < nsectors; u++) {
1276                         sp = (uintptr_t)uma_zalloc(sc->uma, (md_malloc_wait ?
1277                             M_WAITOK : M_NOWAIT) | M_ZERO);
1278                         if (sp != 0)
1279                                 error = s_write(sc->indir, u, sp);
1280                         else
1281                                 error = ENOMEM;
1282                         if (error != 0)
1283                                 break;
1284                 }
1285         }
1286         return (error);
1287 }
1288
1289
1290 static int
1291 mdsetcred(struct md_s *sc, struct ucred *cred)
1292 {
1293         char *tmpbuf;
1294         int error = 0;
1295
1296         /*
1297          * Set credits in our softc
1298          */
1299
1300         if (sc->cred)
1301                 crfree(sc->cred);
1302         sc->cred = crhold(cred);
1303
1304         /*
1305          * Horrible kludge to establish credentials for NFS  XXX.
1306          */
1307
1308         if (sc->vnode) {
1309                 struct uio auio;
1310                 struct iovec aiov;
1311
1312                 tmpbuf = malloc(sc->sectorsize, M_TEMP, M_WAITOK);
1313                 bzero(&auio, sizeof(auio));
1314
1315                 aiov.iov_base = tmpbuf;
1316                 aiov.iov_len = sc->sectorsize;
1317                 auio.uio_iov = &aiov;
1318                 auio.uio_iovcnt = 1;
1319                 auio.uio_offset = 0;
1320                 auio.uio_rw = UIO_READ;
1321                 auio.uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
1322                 auio.uio_resid = aiov.iov_len;
1323                 vn_lock(sc->vnode, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
1324                 error = VOP_READ(sc->vnode, &auio, 0, sc->cred);
1325                 VOP_UNLOCK(sc->vnode, 0);
1326                 free(tmpbuf, M_TEMP);
1327         }
1328         return (error);
1329 }
1330
1331 static int
1332 mdcreate_vnode(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio, struct thread *td)
1333 {
1334         struct vattr vattr;
1335         struct nameidata nd;
1336         char *fname;
1337         int error, flags;
1338
1339         /*
1340          * Kernel-originated requests must have the filename appended
1341          * to the mdio structure to protect against malicious software.
1342          */
1343         fname = mdio->md_file;
1344         if ((void *)fname != (void *)(mdio + 1)) {
1345                 error = copyinstr(fname, sc->file, sizeof(sc->file), NULL);
1346                 if (error != 0)
1347                         return (error);
1348         } else
1349                 strlcpy(sc->file, fname, sizeof(sc->file));
1350
1351         /*
1352          * If the user specified that this is a read only device, don't
1353          * set the FWRITE mask before trying to open the backing store.
1354          */
1355         flags = FREAD | ((mdio->md_options & MD_READONLY) ? 0 : FWRITE);
1356         NDINIT(&nd, LOOKUP, FOLLOW, UIO_SYSSPACE, sc->file, td);
1357         error = vn_open(&nd, &flags, 0, NULL);
1358         if (error != 0)
1359                 return (error);
1360         NDFREE(&nd, NDF_ONLY_PNBUF);
1361         if (nd.ni_vp->v_type != VREG) {
1362                 error = EINVAL;
1363                 goto bad;
1364         }
1365         error = VOP_GETATTR(nd.ni_vp, &vattr, td->td_ucred);
1366         if (error != 0)
1367                 goto bad;
1368         if (VOP_ISLOCKED(nd.ni_vp) != LK_EXCLUSIVE) {
1369                 vn_lock(nd.ni_vp, LK_UPGRADE | LK_RETRY);
1370                 if (nd.ni_vp->v_iflag & VI_DOOMED) {
1371                         /* Forced unmount. */
1372                         error = EBADF;
1373                         goto bad;
1374                 }
1375         }
1376         nd.ni_vp->v_vflag |= VV_MD;
1377         VOP_UNLOCK(nd.ni_vp, 0);
1378
1379         if (mdio->md_fwsectors != 0)
1380                 sc->fwsectors = mdio->md_fwsectors;
1381         if (mdio->md_fwheads != 0)
1382                 sc->fwheads = mdio->md_fwheads;
1383         sc->flags = mdio->md_options & (MD_FORCE | MD_ASYNC);
1384         if (!(flags & FWRITE))
1385                 sc->flags |= MD_READONLY;
1386         sc->vnode = nd.ni_vp;
1387
1388         error = mdsetcred(sc, td->td_ucred);
1389         if (error != 0) {
1390                 sc->vnode = NULL;
1391                 vn_lock(nd.ni_vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
1392                 nd.ni_vp->v_vflag &= ~VV_MD;
1393                 goto bad;
1394         }
1395         return (0);
1396 bad:
1397         VOP_UNLOCK(nd.ni_vp, 0);
1398         (void)vn_close(nd.ni_vp, flags, td->td_ucred, td);
1399         return (error);
1400 }
1401
1402 static int
1403 mddestroy(struct md_s *sc, struct thread *td)
1404 {
1405
1406         if (sc->gp) {
1407                 sc->gp->softc = NULL;
1408                 g_topology_lock();
1409                 g_wither_geom(sc->gp, ENXIO);
1410                 g_topology_unlock();
1411                 sc->gp = NULL;
1412                 sc->pp = NULL;
1413         }
1414         if (sc->devstat) {
1415                 devstat_remove_entry(sc->devstat);
1416                 sc->devstat = NULL;
1417         }
1418         mtx_lock(&sc->queue_mtx);
1419         sc->flags |= MD_SHUTDOWN;
1420         wakeup(sc);
1421         while (!(sc->flags & MD_EXITING))
1422                 msleep(sc->procp, &sc->queue_mtx, PRIBIO, "mddestroy", hz / 10);
1423         mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
1424         mtx_destroy(&sc->stat_mtx);
1425         mtx_destroy(&sc->queue_mtx);
1426         if (sc->vnode != NULL) {
1427                 vn_lock(sc->vnode, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
1428                 sc->vnode->v_vflag &= ~VV_MD;
1429                 VOP_UNLOCK(sc->vnode, 0);
1430                 (void)vn_close(sc->vnode, sc->flags & MD_READONLY ?
1431                     FREAD : (FREAD|FWRITE), sc->cred, td);
1432         }
1433         if (sc->cred != NULL)
1434                 crfree(sc->cred);
1435         if (sc->object != NULL)
1436                 vm_object_deallocate(sc->object);
1437         if (sc->indir)
1438                 destroy_indir(sc, sc->indir);
1439         if (sc->uma)
1440                 uma_zdestroy(sc->uma);
1441
1442         LIST_REMOVE(sc, list);
1443         free_unr(md_uh, sc->unit);
1444         free(sc, M_MD);
1445         return (0);
1446 }
1447
1448 static int
1449 mdresize(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio)
1450 {
1451         int error, res;
1452         vm_pindex_t oldpages, newpages;
1453
1454         switch (sc->type) {
1455         case MD_VNODE:
1456         case MD_NULL:
1457                 break;
1458         case MD_SWAP:
1459                 if (mdio->md_mediasize <= 0 ||
1460                     (mdio->md_mediasize % PAGE_SIZE) != 0)
1461                         return (EDOM);
1462                 oldpages = OFF_TO_IDX(round_page(sc->mediasize));
1463                 newpages = OFF_TO_IDX(round_page(mdio->md_mediasize));
1464                 if (newpages < oldpages) {
1465                         VM_OBJECT_WLOCK(sc->object);
1466                         vm_object_page_remove(sc->object, newpages, 0, 0);
1467                         swap_pager_freespace(sc->object, newpages,
1468                             oldpages - newpages);
1469                         swap_release_by_cred(IDX_TO_OFF(oldpages -
1470                             newpages), sc->cred);
1471                         sc->object->charge = IDX_TO_OFF(newpages);
1472                         sc->object->size = newpages;
1473                         VM_OBJECT_WUNLOCK(sc->object);
1474                 } else if (newpages > oldpages) {
1475                         res = swap_reserve_by_cred(IDX_TO_OFF(newpages -
1476                             oldpages), sc->cred);
1477                         if (!res)
1478                                 return (ENOMEM);
1479                         if ((mdio->md_options & MD_RESERVE) ||
1480                             (sc->flags & MD_RESERVE)) {
1481                                 error = swap_pager_reserve(sc->object,
1482                                     oldpages, newpages - oldpages);
1483                                 if (error < 0) {
1484                                         swap_release_by_cred(
1485                                             IDX_TO_OFF(newpages - oldpages),
1486                                             sc->cred);
1487                                         return (EDOM);
1488                                 }
1489                         }
1490                         VM_OBJECT_WLOCK(sc->object);
1491                         sc->object->charge = IDX_TO_OFF(newpages);
1492                         sc->object->size = newpages;
1493                         VM_OBJECT_WUNLOCK(sc->object);
1494                 }
1495                 break;
1496         default:
1497                 return (EOPNOTSUPP);
1498         }
1499
1500         sc->mediasize = mdio->md_mediasize;
1501         g_topology_lock();
1502         g_resize_provider(sc->pp, sc->mediasize);
1503         g_topology_unlock();
1504         return (0);
1505 }
1506
1507 static int
1508 mdcreate_swap(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio, struct thread *td)
1509 {
1510         vm_ooffset_t npage;
1511         int error;
1512
1513         /*
1514          * Range check.  Disallow negative sizes and sizes not being
1515          * multiple of page size.
1516          */
1517         if (sc->mediasize <= 0 || (sc->mediasize % PAGE_SIZE) != 0)
1518                 return (EDOM);
1519
1520         /*
1521          * Allocate an OBJT_SWAP object.
1522          *
1523          * Note the truncation.
1524          */
1525
1526         npage = mdio->md_mediasize / PAGE_SIZE;
1527         if (mdio->md_fwsectors != 0)
1528                 sc->fwsectors = mdio->md_fwsectors;
1529         if (mdio->md_fwheads != 0)
1530                 sc->fwheads = mdio->md_fwheads;
1531         sc->object = vm_pager_allocate(OBJT_SWAP, NULL, PAGE_SIZE * npage,
1532             VM_PROT_DEFAULT, 0, td->td_ucred);
1533         if (sc->object == NULL)
1534                 return (ENOMEM);
1535         sc->flags = mdio->md_options & (MD_FORCE | MD_RESERVE);
1536         if (mdio->md_options & MD_RESERVE) {
1537                 if (swap_pager_reserve(sc->object, 0, npage) < 0) {
1538                         error = EDOM;
1539                         goto finish;
1540                 }
1541         }
1542         error = mdsetcred(sc, td->td_ucred);
1543  finish:
1544         if (error != 0) {
1545                 vm_object_deallocate(sc->object);
1546                 sc->object = NULL;
1547         }
1548         return (error);
1549 }
1550
1551 static int
1552 mdcreate_null(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio, struct thread *td)
1553 {
1554
1555         /*
1556          * Range check.  Disallow negative sizes and sizes not being
1557          * multiple of page size.
1558          */
1559         if (sc->mediasize <= 0 || (sc->mediasize % PAGE_SIZE) != 0)
1560                 return (EDOM);
1561
1562         return (0);
1563 }
1564
1565 static int
1566 xmdctlioctl(struct cdev *dev, u_long cmd, caddr_t addr, int flags, struct thread *td)
1567 {
1568         struct md_ioctl *mdio;
1569         struct md_s *sc;
1570         int error, i;
1571         unsigned sectsize;
1572
1573         if (md_debug)
1574                 printf("mdctlioctl(%s %lx %p %x %p)\n",
1575                         devtoname(dev), cmd, addr, flags, td);
1576
1577         mdio = (struct md_ioctl *)addr;
1578         if (mdio->md_version != MDIOVERSION)
1579                 return (EINVAL);
1580
1581         /*
1582          * We assert the version number in the individual ioctl
1583          * handlers instead of out here because (a) it is possible we
1584          * may add another ioctl in the future which doesn't read an
1585          * mdio, and (b) the correct return value for an unknown ioctl
1586          * is ENOIOCTL, not EINVAL.
1587          */
1588         error = 0;
1589         switch (cmd) {
1590         case MDIOCATTACH:
1591                 switch (mdio->md_type) {
1592                 case MD_MALLOC:
1593                 case MD_PRELOAD:
1594                 case MD_VNODE:
1595                 case MD_SWAP:
1596                 case MD_NULL:
1597                         break;
1598                 default:
1599                         return (EINVAL);
1600                 }
1601                 if (mdio->md_sectorsize == 0)
1602                         sectsize = DEV_BSIZE;
1603                 else
1604                         sectsize = mdio->md_sectorsize;
1605                 if (sectsize > MAXPHYS || mdio->md_mediasize < sectsize)
1606                         return (EINVAL);
1607                 if (mdio->md_options & MD_AUTOUNIT)
1608                         sc = mdnew(-1, &error, mdio->md_type);
1609                 else {
1610                         if (mdio->md_unit > INT_MAX)
1611                                 return (EINVAL);
1612                         sc = mdnew(mdio->md_unit, &error, mdio->md_type);
1613                 }
1614                 if (sc == NULL)
1615                         return (error);
1616                 if (mdio->md_options & MD_AUTOUNIT)
1617                         mdio->md_unit = sc->unit;
1618                 sc->mediasize = mdio->md_mediasize;
1619                 sc->sectorsize = sectsize;
1620                 error = EDOOFUS;
1621                 switch (sc->type) {
1622                 case MD_MALLOC:
1623                         sc->start = mdstart_malloc;
1624                         error = mdcreate_malloc(sc, mdio);
1625                         break;
1626                 case MD_PRELOAD:
1627                         /*
1628                          * We disallow attaching preloaded memory disks via
1629                          * ioctl. Preloaded memory disks are automatically
1630                          * attached in g_md_init().
1631                          */
1632                         error = EOPNOTSUPP;
1633                         break;
1634                 case MD_VNODE:
1635                         sc->start = mdstart_vnode;
1636                         error = mdcreate_vnode(sc, mdio, td);
1637                         break;
1638                 case MD_SWAP:
1639                         sc->start = mdstart_swap;
1640                         error = mdcreate_swap(sc, mdio, td);
1641                         break;
1642                 case MD_NULL:
1643                         sc->start = mdstart_null;
1644                         error = mdcreate_null(sc, mdio, td);
1645                         break;
1646                 }
1647                 if (error != 0) {
1648                         mddestroy(sc, td);
1649                         return (error);
1650                 }
1651
1652                 /* Prune off any residual fractional sector */
1653                 i = sc->mediasize % sc->sectorsize;
1654                 sc->mediasize -= i;
1655
1656                 mdinit(sc);
1657                 return (0);
1658         case MDIOCDETACH:
1659                 if (mdio->md_mediasize != 0 ||
1660                     (mdio->md_options & ~MD_FORCE) != 0)
1661                         return (EINVAL);
1662
1663                 sc = mdfind(mdio->md_unit);
1664                 if (sc == NULL)
1665                         return (ENOENT);
1666                 if (sc->opencount != 0 && !(sc->flags & MD_FORCE) &&
1667                     !(mdio->md_options & MD_FORCE))
1668                         return (EBUSY);
1669                 return (mddestroy(sc, td));
1670         case MDIOCRESIZE:
1671                 if ((mdio->md_options & ~(MD_FORCE | MD_RESERVE)) != 0)
1672                         return (EINVAL);
1673
1674                 sc = mdfind(mdio->md_unit);
1675                 if (sc == NULL)
1676                         return (ENOENT);
1677                 if (mdio->md_mediasize < sc->sectorsize)
1678                         return (EINVAL);
1679                 if (mdio->md_mediasize < sc->mediasize &&
1680                     !(sc->flags & MD_FORCE) &&
1681                     !(mdio->md_options & MD_FORCE))
1682                         return (EBUSY);
1683                 return (mdresize(sc, mdio));
1684         case MDIOCQUERY:
1685                 sc = mdfind(mdio->md_unit);
1686                 if (sc == NULL)
1687                         return (ENOENT);
1688                 mdio->md_type = sc->type;
1689                 mdio->md_options = sc->flags;
1690                 mdio->md_mediasize = sc->mediasize;
1691                 mdio->md_sectorsize = sc->sectorsize;
1692                 if (sc->type == MD_VNODE ||
1693                     (sc->type == MD_PRELOAD && mdio->md_file != NULL))
1694                         error = copyout(sc->file, mdio->md_file,
1695                             strlen(sc->file) + 1);
1696                 return (error);
1697         case MDIOCLIST:
1698                 i = 1;
1699                 LIST_FOREACH(sc, &md_softc_list, list) {
1700                         if (i == MDNPAD - 1)
1701                                 mdio->md_pad[i] = -1;
1702                         else
1703                                 mdio->md_pad[i++] = sc->unit;
1704                 }
1705                 mdio->md_pad[0] = i - 1;
1706                 return (0);
1707         default:
1708                 return (ENOIOCTL);
1709         };
1710 }
1711
1712 static int
1713 mdctlioctl(struct cdev *dev, u_long cmd, caddr_t addr, int flags, struct thread *td)
1714 {
1715         int error;
1716
1717         sx_xlock(&md_sx);
1718         error = xmdctlioctl(dev, cmd, addr, flags, td);
1719         sx_xunlock(&md_sx);
1720         return (error);
1721 }
1722
1723 static void
1724 md_preloaded(u_char *image, size_t length, const char *name)
1725 {
1726         struct md_s *sc;
1727         int error;
1728
1729         sc = mdnew(-1, &error, MD_PRELOAD);
1730         if (sc == NULL)
1731                 return;
1732         sc->mediasize = length;
1733         sc->sectorsize = DEV_BSIZE;
1734         sc->pl_ptr = image;
1735         sc->pl_len = length;
1736         sc->start = mdstart_preload;
1737         if (name != NULL)
1738                 strlcpy(sc->file, name, sizeof(sc->file));
1739 #if defined(MD_ROOT) && !defined(ROOTDEVNAME)
1740         if (sc->unit == 0)
1741                 rootdevnames[0] = MD_ROOT_FSTYPE ":/dev/md0";
1742 #endif
1743         mdinit(sc);
1744         if (name != NULL) {
1745                 printf("%s%d: Preloaded image <%s> %zd bytes at %p\n",
1746                     MD_NAME, sc->unit, name, length, image);
1747         } else {
1748                 printf("%s%d: Embedded image %zd bytes at %p\n",
1749                     MD_NAME, sc->unit, length, image);
1750         }
1751 }
1752
1753 static void
1754 g_md_init(struct g_class *mp __unused)
1755 {
1756         caddr_t mod;
1757         u_char *ptr, *name, *type;
1758         unsigned len;
1759         int i;
1760
1761         /* figure out log2(NINDIR) */
1762         for (i = NINDIR, nshift = -1; i; nshift++)
1763                 i >>= 1;
1764
1765         mod = NULL;
1766         sx_init(&md_sx, "MD config lock");
1767         g_topology_unlock();
1768         md_uh = new_unrhdr(0, INT_MAX, NULL);
1769 #ifdef MD_ROOT
1770         if (mfs_root_size != 0) {
1771                 sx_xlock(&md_sx);
1772                 md_preloaded(__DEVOLATILE(u_char *, &mfs_root), mfs_root_size,
1773                     NULL);
1774                 sx_xunlock(&md_sx);
1775         }
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                             (mp->type == MD_PRELOAD && mp->file[0] != '\0'))
1843                                 sbuf_printf(sb, " file %s", mp->file);
1844                 } else {
1845                         sbuf_printf(sb, "%s<unit>%d</unit>\n", indent,
1846                             mp->unit);
1847                         sbuf_printf(sb, "%s<sectorsize>%ju</sectorsize>\n",
1848                             indent, (uintmax_t) mp->sectorsize);
1849                         sbuf_printf(sb, "%s<fwheads>%ju</fwheads>\n",
1850                             indent, (uintmax_t) mp->fwheads);
1851                         sbuf_printf(sb, "%s<fwsectors>%ju</fwsectors>\n",
1852                             indent, (uintmax_t) mp->fwsectors);
1853                         sbuf_printf(sb, "%s<length>%ju</length>\n",
1854                             indent, (uintmax_t) mp->mediasize);
1855                         sbuf_printf(sb, "%s<compression>%s</compression>\n", indent,
1856                             (mp->flags & MD_COMPRESS) == 0 ? "off": "on");
1857                         sbuf_printf(sb, "%s<access>%s</access>\n", indent,
1858                             (mp->flags & MD_READONLY) == 0 ? "read-write":
1859                             "read-only");
1860                         sbuf_printf(sb, "%s<type>%s</type>\n", indent,
1861                             type);
1862                         if ((mp->type == MD_VNODE && mp->vnode != NULL) ||
1863                             (mp->type == MD_PRELOAD && mp->file[0] != '\0')) {
1864                                 sbuf_printf(sb, "%s<file>", indent);
1865                                 g_conf_printf_escaped(sb, "%s", mp->file);
1866                                 sbuf_printf(sb, "</file>\n");
1867                         }
1868                 }
1869         }
1870 }
1871
1872 static void
1873 g_md_fini(struct g_class *mp __unused)
1874 {
1875
1876         sx_destroy(&md_sx);
1877         if (status_dev != NULL)
1878                 destroy_dev(status_dev);
1879         delete_unrhdr(md_uh);
1880 }