sys/fs/tmpfs/tmpfs_vfsops.c

   1 /*      $NetBSD: tmpfs_vfsops.c,v 1.10 2005/12/11 12:24:29 christos Exp $       */
   2
   3 /*-
   4  * Copyright (c) 2005 The NetBSD Foundation, Inc.
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * This code is derived from software contributed to The NetBSD Foundation
   8  * by Julio M. Merino Vidal, developed as part of Google's Summer of Code
   9  * 2005 program.
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE NETBSD FOUNDATION, INC. AND CONTRIBUTORS
  21  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED
  22  * TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  23  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR CONTRIBUTORS
  24  * BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  25  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  26  * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  27  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  28  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  29  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  30  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  31  */
  32
  33 /*
  34  * Efficient memory file system.
  35  *
  36  * tmpfs is a file system that uses FreeBSD's virtual memory
  37  * sub-system to store file data and metadata in an efficient way.
  38  * This means that it does not follow the structure of an on-disk file
  39  * system because it simply does not need to.  Instead, it uses
  40  * memory-specific data structures and algorithms to automatically
  41  * allocate and release resources.
  42  */
  43 #include <sys/cdefs.h>
  44 __FBSDID("$FreeBSD$");
  45
  46 #include <sys/param.h>
  47 #include <sys/limits.h>
  48 #include <sys/lock.h>
  49 #include <sys/mutex.h>
  50 #include <sys/proc.h>
  51 #include <sys/jail.h>
  52 #include <sys/kernel.h>
  53 #include <sys/rwlock.h>
  54 #include <sys/stat.h>
  55 #include <sys/systm.h>
  56 #include <sys/sysctl.h>
  57
  58 #include <vm/vm.h>
  59 #include <vm/vm_object.h>
  60 #include <vm/vm_param.h>
  61
  62 #include <fs/tmpfs/tmpfs.h>
  63
  64 /*
  65  * Default permission for root node
  66  */
  67 #define TMPFS_DEFAULT_ROOT_MODE (S_IRWXU|S_IRGRP|S_IXGRP|S_IROTH|S_IXOTH)
  68
  69 MALLOC_DEFINE(M_TMPFSMNT, "tmpfs mount", "tmpfs mount structures");
  70 MALLOC_DEFINE(M_TMPFSNAME, "tmpfs name", "tmpfs file names");
  71
  72 static int      tmpfs_mount(struct mount *);
  73 static int      tmpfs_unmount(struct mount *, int);
  74 static int      tmpfs_root(struct mount *, int flags, struct vnode **);
  75 static int      tmpfs_fhtovp(struct mount *, struct fid *, int,
  76                     struct vnode **);
  77 static int      tmpfs_statfs(struct mount *, struct statfs *);
  78
  79 static const char *tmpfs_opts[] = {
  80         "from", "size", "maxfilesize", "inodes", "uid", "gid", "mode", "export",
  81         "union", "nonc", NULL
  82 };
  83
  84 static const char *tmpfs_updateopts[] = {
  85         "from", "export", NULL
  86 };
  87
  88 static int
  89 tmpfs_node_ctor(void *mem, int size, void *arg, int flags)
  90 {
  91         struct tmpfs_node *node = (struct tmpfs_node *)mem;
  92
  93         node->tn_gen++;
  94         node->tn_size = 0;
  95         node->tn_status = 0;
  96         node->tn_flags = 0;
  97         node->tn_links = 0;
  98         node->tn_vnode = NULL;
  99         node->tn_vpstate = 0;
 100
 101         return (0);
 102 }
 103
 104 static void
 105 tmpfs_node_dtor(void *mem, int size, void *arg)
 106 {
 107         struct tmpfs_node *node = (struct tmpfs_node *)mem;
 108         node->tn_type = VNON;
 109 }
 110
 111 static int
 112 tmpfs_node_init(void *mem, int size, int flags)
 113 {
 114         struct tmpfs_node *node = (struct tmpfs_node *)mem;
 115         node->tn_id = 0;
 116
 117         mtx_init(&node->tn_interlock, "tmpfs node interlock", NULL, MTX_DEF);
 118         node->tn_gen = arc4random();
 119
 120         return (0);
 121 }
 122
 123 static void
 124 tmpfs_node_fini(void *mem, int size)
 125 {
 126         struct tmpfs_node *node = (struct tmpfs_node *)mem;
 127
 128         mtx_destroy(&node->tn_interlock);
 129 }
 130
 131 static int
 132 tmpfs_mount(struct mount *mp)
 133 {
 134         const size_t nodes_per_page = howmany(PAGE_SIZE,
 135             sizeof(struct tmpfs_dirent) + sizeof(struct tmpfs_node));
 136         struct tmpfs_mount *tmp;
 137         struct tmpfs_node *root;
 138         struct thread *td = curthread;
 139         int error;
 140         bool nonc;
 141         /* Size counters. */
 142         u_quad_t pages;
 143         off_t nodes_max, size_max, maxfilesize;
 144
 145         /* Root node attributes. */
 146         uid_t root_uid;
 147         gid_t root_gid;
 148         mode_t root_mode;
 149
 150         struct vattr va;
 151
 152         if (!prison_allow(td->td_ucred, PR_ALLOW_MOUNT_TMPFS))
 153                 return (EPERM);
 154
 155         if (vfs_filteropt(mp->mnt_optnew, tmpfs_opts))
 156                 return (EINVAL);
 157
 158         if (mp->mnt_flag & MNT_UPDATE) {
 159                 /* Only support update mounts for certain options. */
 160                 if (vfs_filteropt(mp->mnt_optnew, tmpfs_updateopts) != 0)
 161                         return (EOPNOTSUPP);
 162                 if (vfs_flagopt(mp->mnt_optnew, "ro", NULL, 0) !=
 163                     ((struct tmpfs_mount *)mp->mnt_data)->tm_ronly)
 164                         return (EOPNOTSUPP);
 165                 return (0);
 166         }
 167
 168         vn_lock(mp->mnt_vnodecovered, LK_SHARED | LK_RETRY);
 169         error = VOP_GETATTR(mp->mnt_vnodecovered, &va, mp->mnt_cred);
 170         VOP_UNLOCK(mp->mnt_vnodecovered, 0);
 171         if (error)
 172                 return (error);
 173
 174         if (mp->mnt_cred->cr_ruid != 0 ||
 175             vfs_scanopt(mp->mnt_optnew, "gid", "%d", &root_gid) != 1)
 176                 root_gid = va.va_gid;
 177         if (mp->mnt_cred->cr_ruid != 0 ||
 178             vfs_scanopt(mp->mnt_optnew, "uid", "%d", &root_uid) != 1)
 179                 root_uid = va.va_uid;
 180         if (mp->mnt_cred->cr_ruid != 0 ||
 181             vfs_scanopt(mp->mnt_optnew, "mode", "%ho", &root_mode) != 1)
 182                 root_mode = va.va_mode;
 183         if (vfs_getopt_size(mp->mnt_optnew, "inodes", &nodes_max) != 0)
 184                 nodes_max = 0;
 185         if (vfs_getopt_size(mp->mnt_optnew, "size", &size_max) != 0)
 186                 size_max = 0;
 187         if (vfs_getopt_size(mp->mnt_optnew, "maxfilesize", &maxfilesize) != 0)
 188                 maxfilesize = 0;
 189         nonc = vfs_getopt(mp->mnt_optnew, "nonc", NULL, NULL) == 0;
 190
 191         /* Do not allow mounts if we do not have enough memory to preserve
 192          * the minimum reserved pages. */
 193         if (tmpfs_mem_avail() < TMPFS_PAGES_MINRESERVED)
 194                 return (ENOSPC);
 195
 196         /* Get the maximum number of memory pages this file system is
 197          * allowed to use, based on the maximum size the user passed in
 198          * the mount structure.  A value of zero is treated as if the
 199          * maximum available space was requested. */
 200         if (size_max == 0 || size_max > OFF_MAX - PAGE_SIZE ||
 201             (SIZE_MAX < OFF_MAX && size_max / PAGE_SIZE >= SIZE_MAX))
 202                 pages = SIZE_MAX;
 203         else {
 204                 size_max = roundup(size_max, PAGE_SIZE);
 205                 pages = howmany(size_max, PAGE_SIZE);
 206         }
 207         MPASS(pages > 0);
 208
 209         if (nodes_max <= 3) {
 210                 if (pages < INT_MAX / nodes_per_page)
 211                         nodes_max = pages * nodes_per_page;
 212                 else
 213                         nodes_max = INT_MAX;
 214         }
 215         if (nodes_max > INT_MAX)
 216                 nodes_max = INT_MAX;
 217         MPASS(nodes_max >= 3);
 218
 219         /* Allocate the tmpfs mount structure and fill it. */
 220         tmp = (struct tmpfs_mount *)malloc(sizeof(struct tmpfs_mount),
 221             M_TMPFSMNT, M_WAITOK | M_ZERO);
 222
 223         mtx_init(&tmp->tm_allnode_lock, "tmpfs allnode lock", NULL, MTX_DEF);
 224         tmp->tm_nodes_max = nodes_max;
 225         tmp->tm_nodes_inuse = 0;
 226         tmp->tm_refcount = 1;
 227         tmp->tm_maxfilesize = maxfilesize > 0 ? maxfilesize : OFF_MAX;
 228         LIST_INIT(&tmp->tm_nodes_used);
 229
 230         tmp->tm_pages_max = pages;
 231         tmp->tm_pages_used = 0;
 232         tmp->tm_ino_unr = new_unrhdr(2, INT_MAX, &tmp->tm_allnode_lock);
 233         tmp->tm_dirent_pool = uma_zcreate("TMPFS dirent",
 234             sizeof(struct tmpfs_dirent), NULL, NULL, NULL, NULL,
 235             UMA_ALIGN_PTR, 0);
 236         tmp->tm_node_pool = uma_zcreate("TMPFS node",
 237             sizeof(struct tmpfs_node), tmpfs_node_ctor, tmpfs_node_dtor,
 238             tmpfs_node_init, tmpfs_node_fini, UMA_ALIGN_PTR, 0);
 239         tmp->tm_ronly = (mp->mnt_flag & MNT_RDONLY) != 0;
 240         tmp->tm_nonc = nonc;
 241
 242         /* Allocate the root node. */
 243         error = tmpfs_alloc_node(mp, tmp, VDIR, root_uid, root_gid,
 244             root_mode & ALLPERMS, NULL, NULL, VNOVAL, &root);
 245
 246         if (error != 0 || root == NULL) {
 247                 uma_zdestroy(tmp->tm_node_pool);
 248                 uma_zdestroy(tmp->tm_dirent_pool);
 249                 delete_unrhdr(tmp->tm_ino_unr);
 250                 free(tmp, M_TMPFSMNT);
 251                 return (error);
 252         }
 253         KASSERT(root->tn_id == 2,
 254             ("tmpfs root with invalid ino: %ju", (uintmax_t)root->tn_id));
 255         tmp->tm_root = root;
 256
 257         MNT_ILOCK(mp);
 258         mp->mnt_flag |= MNT_LOCAL;
 259         MNT_IUNLOCK(mp);
 260
 261         mp->mnt_data = tmp;
 262         mp->mnt_stat.f_namemax = MAXNAMLEN;
 263         vfs_getnewfsid(mp);
 264         vfs_mountedfrom(mp, "tmpfs");
 265
 266         return 0;
 267 }
 268
 269 /* ARGSUSED2 */
 270 static int
 271 tmpfs_unmount(struct mount *mp, int mntflags)
 272 {
 273         struct tmpfs_mount *tmp;
 274         struct tmpfs_node *node;
 275         int error, flags;
 276
 277         flags = (mntflags & MNT_FORCE) != 0 ? FORCECLOSE : 0;
 278         tmp = VFS_TO_TMPFS(mp);
 279
 280         /* Stop writers */
 281         error = vfs_write_suspend_umnt(mp);
 282         if (error != 0)
 283                 return (error);
 284         /*
 285          * At this point, nodes cannot be destroyed by any other
 286          * thread because write suspension is started.
 287          */
 288
 289         for (;;) {
 290                 error = vflush(mp, 0, flags, curthread);
 291                 if (error != 0) {
 292                         vfs_write_resume(mp, VR_START_WRITE);
 293                         return (error);
 294                 }
 295                 MNT_ILOCK(mp);
 296                 if (mp->mnt_nvnodelistsize == 0) {
 297                         MNT_IUNLOCK(mp);
 298                         break;
 299                 }
 300                 MNT_IUNLOCK(mp);
 301                 if ((mntflags & MNT_FORCE) == 0) {
 302                         vfs_write_resume(mp, VR_START_WRITE);
 303                         return (EBUSY);
 304                 }
 305         }
 306
 307         TMPFS_LOCK(tmp);
 308         while ((node = LIST_FIRST(&tmp->tm_nodes_used)) != NULL) {
 309                 TMPFS_NODE_LOCK(node);
 310                 if (node->tn_type == VDIR)
 311                         tmpfs_dir_destroy(tmp, node);
 312                 if (tmpfs_free_node_locked(tmp, node, true))
 313                         TMPFS_LOCK(tmp);
 314                 else
 315                         TMPFS_NODE_UNLOCK(node);
 316         }
 317
 318         mp->mnt_data = NULL;
 319         tmpfs_free_tmp(tmp);
 320         vfs_write_resume(mp, VR_START_WRITE);
 321
 322         MNT_ILOCK(mp);
 323         mp->mnt_flag &= ~MNT_LOCAL;
 324         MNT_IUNLOCK(mp);
 325
 326         return (0);
 327 }
 328
 329 void
 330 tmpfs_free_tmp(struct tmpfs_mount *tmp)
 331 {
 332
 333         MPASS(tmp->tm_refcount > 0);
 334         tmp->tm_refcount--;
 335         if (tmp->tm_refcount > 0) {
 336                 TMPFS_UNLOCK(tmp);
 337                 return;
 338         }
 339         TMPFS_UNLOCK(tmp);
 340
 341         uma_zdestroy(tmp->tm_dirent_pool);
 342         uma_zdestroy(tmp->tm_node_pool);
 343         delete_unrhdr(tmp->tm_ino_unr);
 344
 345         mtx_destroy(&tmp->tm_allnode_lock);
 346         MPASS(tmp->tm_pages_used == 0);
 347         MPASS(tmp->tm_nodes_inuse == 0);
 348
 349         free(tmp, M_TMPFSMNT);
 350 }
 351
 352 static int
 353 tmpfs_root(struct mount *mp, int flags, struct vnode **vpp)
 354 {
 355         int error;
 356
 357         error = tmpfs_alloc_vp(mp, VFS_TO_TMPFS(mp)->tm_root, flags, vpp);
 358         if (error == 0)
 359                 (*vpp)->v_vflag |= VV_ROOT;
 360         return (error);
 361 }
 362
 363 static int
 364 tmpfs_fhtovp(struct mount *mp, struct fid *fhp, int flags,
 365     struct vnode **vpp)
 366 {
 367         struct tmpfs_fid *tfhp;
 368         struct tmpfs_mount *tmp;
 369         struct tmpfs_node *node;
 370         int error;
 371
 372         tmp = VFS_TO_TMPFS(mp);
 373
 374         tfhp = (struct tmpfs_fid *)fhp;
 375         if (tfhp->tf_len != sizeof(struct tmpfs_fid))
 376                 return (EINVAL);
 377
 378         if (tfhp->tf_id >= tmp->tm_nodes_max)
 379                 return (EINVAL);
 380
 381         TMPFS_LOCK(tmp);
 382         LIST_FOREACH(node, &tmp->tm_nodes_used, tn_entries) {
 383                 if (node->tn_id == tfhp->tf_id &&
 384                     node->tn_gen == tfhp->tf_gen) {
 385                         tmpfs_ref_node(node);
 386                         break;
 387                 }
 388         }
 389         TMPFS_UNLOCK(tmp);
 390
 391         if (node != NULL) {
 392                 error = tmpfs_alloc_vp(mp, node, LK_EXCLUSIVE, vpp);
 393                 tmpfs_free_node(tmp, node);
 394         } else
 395                 error = EINVAL;
 396         return (error);
 397 }
 398
 399 /* ARGSUSED2 */
 400 static int
 401 tmpfs_statfs(struct mount *mp, struct statfs *sbp)
 402 {
 403         struct tmpfs_mount *tmp;
 404         size_t used;
 405
 406         tmp = VFS_TO_TMPFS(mp);
 407
 408         sbp->f_iosize = PAGE_SIZE;
 409         sbp->f_bsize = PAGE_SIZE;
 410
 411         used = tmpfs_pages_used(tmp);
 412         if (tmp->tm_pages_max != ULONG_MAX)
 413                  sbp->f_blocks = tmp->tm_pages_max;
 414         else
 415                  sbp->f_blocks = used + tmpfs_mem_avail();
 416         if (sbp->f_blocks <= used)
 417                 sbp->f_bavail = 0;
 418         else
 419                 sbp->f_bavail = sbp->f_blocks - used;
 420         sbp->f_bfree = sbp->f_bavail;
 421         used = tmp->tm_nodes_inuse;
 422         sbp->f_files = tmp->tm_nodes_max;
 423         if (sbp->f_files <= used)
 424                 sbp->f_ffree = 0;
 425         else
 426                 sbp->f_ffree = sbp->f_files - used;
 427         /* sbp->f_owner = tmp->tn_uid; */
 428
 429         return 0;
 430 }
 431
 432 static int
 433 tmpfs_sync(struct mount *mp, int waitfor)
 434 {
 435         struct vnode *vp, *mvp;
 436         struct vm_object *obj;
 437
 438         if (waitfor == MNT_SUSPEND) {
 439                 MNT_ILOCK(mp);
 440                 mp->mnt_kern_flag |= MNTK_SUSPEND2 | MNTK_SUSPENDED;
 441                 MNT_IUNLOCK(mp);
 442         } else if (waitfor == MNT_LAZY) {
 443                 /*
 444                  * Handle lazy updates of mtime from writes to mmaped
 445                  * regions.  Use MNT_VNODE_FOREACH_ALL instead of
 446                  * MNT_VNODE_FOREACH_ACTIVE, since unmap of the
 447                  * tmpfs-backed vnode does not call vinactive(), due
 448                  * to vm object type is OBJT_SWAP.
 449                  */
 450                 MNT_VNODE_FOREACH_ALL(vp, mp, mvp) {
 451                         if (vp->v_type != VREG) {
 452                                 VI_UNLOCK(vp);
 453                                 continue;
 454                         }
 455                         obj = vp->v_object;
 456                         KASSERT((obj->flags & (OBJ_TMPFS_NODE | OBJ_TMPFS)) ==
 457                             (OBJ_TMPFS_NODE | OBJ_TMPFS), ("non-tmpfs obj"));
 458
 459                         /*
 460                          * Unlocked read, avoid taking vnode lock if
 461                          * not needed.  Lost update will be handled on
 462                          * the next call.
 463                          */
 464                         if ((obj->flags & OBJ_TMPFS_DIRTY) == 0) {
 465                                 VI_UNLOCK(vp);
 466                                 continue;
 467                         }
 468                         if (vget(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY | LK_INTERLOCK,
 469                             curthread) != 0)
 470                                 continue;
 471                         tmpfs_check_mtime(vp);
 472                         vput(vp);
 473                 }
 474         }
 475         return (0);
 476 }
 477
 478 /*
 479  * tmpfs vfs operations.
 480  */
 481
 482 struct vfsops tmpfs_vfsops = {
 483         .vfs_mount =                    tmpfs_mount,
 484         .vfs_unmount =                  tmpfs_unmount,
 485         .vfs_root =                     tmpfs_root,
 486         .vfs_statfs =                   tmpfs_statfs,
 487         .vfs_fhtovp =                   tmpfs_fhtovp,
 488         .vfs_sync =                     tmpfs_sync,
 489 };
 490 VFS_SET(tmpfs_vfsops, tmpfs, VFCF_JAIL);