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 static void     tmpfs_susp_clean(struct mount *);
  79
  80 static const char *tmpfs_opts[] = {
  81         "from", "size", "maxfilesize", "inodes", "uid", "gid", "mode", "export",
  82         "union", "nonc", NULL
  83 };
  84
  85 static const char *tmpfs_updateopts[] = {
  86         "from", "export", NULL
  87 };
  88
  89 static int
  90 tmpfs_node_ctor(void *mem, int size, void *arg, int flags)
  91 {
  92         struct tmpfs_node *node = (struct tmpfs_node *)mem;
  93
  94         node->tn_gen++;
  95         node->tn_size = 0;
  96         node->tn_status = 0;
  97         node->tn_flags = 0;
  98         node->tn_links = 0;
  99         node->tn_vnode = NULL;
 100         node->tn_vpstate = 0;
 101
 102         return (0);
 103 }
 104
 105 static void
 106 tmpfs_node_dtor(void *mem, int size, void *arg)
 107 {
 108         struct tmpfs_node *node = (struct tmpfs_node *)mem;
 109         node->tn_type = VNON;
 110 }
 111
 112 static int
 113 tmpfs_node_init(void *mem, int size, int flags)
 114 {
 115         struct tmpfs_node *node = (struct tmpfs_node *)mem;
 116         node->tn_id = 0;
 117
 118         mtx_init(&node->tn_interlock, "tmpfs node interlock", NULL, MTX_DEF);
 119         node->tn_gen = arc4random();
 120
 121         return (0);
 122 }
 123
 124 static void
 125 tmpfs_node_fini(void *mem, int size)
 126 {
 127         struct tmpfs_node *node = (struct tmpfs_node *)mem;
 128
 129         mtx_destroy(&node->tn_interlock);
 130 }
 131
 132 static int
 133 tmpfs_mount(struct mount *mp)
 134 {
 135         const size_t nodes_per_page = howmany(PAGE_SIZE,
 136             sizeof(struct tmpfs_dirent) + sizeof(struct tmpfs_node));
 137         struct tmpfs_mount *tmp;
 138         struct tmpfs_node *root;
 139         struct thread *td = curthread;
 140         int error;
 141         bool nonc;
 142         /* Size counters. */
 143         u_quad_t pages;
 144         off_t nodes_max, size_max, maxfilesize;
 145
 146         /* Root node attributes. */
 147         uid_t root_uid;
 148         gid_t root_gid;
 149         mode_t root_mode;
 150
 151         struct vattr va;
 152
 153         if (!prison_allow(td->td_ucred, PR_ALLOW_MOUNT_TMPFS))
 154                 return (EPERM);
 155
 156         if (vfs_filteropt(mp->mnt_optnew, tmpfs_opts))
 157                 return (EINVAL);
 158
 159         if (mp->mnt_flag & MNT_UPDATE) {
 160                 /* Only support update mounts for certain options. */
 161                 if (vfs_filteropt(mp->mnt_optnew, tmpfs_updateopts) != 0)
 162                         return (EOPNOTSUPP);
 163                 if (vfs_flagopt(mp->mnt_optnew, "ro", NULL, 0) !=
 164                     ((struct tmpfs_mount *)mp->mnt_data)->tm_ronly)
 165                         return (EOPNOTSUPP);
 166                 return (0);
 167         }
 168
 169         vn_lock(mp->mnt_vnodecovered, LK_SHARED | LK_RETRY);
 170         error = VOP_GETATTR(mp->mnt_vnodecovered, &va, mp->mnt_cred);
 171         VOP_UNLOCK(mp->mnt_vnodecovered, 0);
 172         if (error)
 173                 return (error);
 174
 175         if (mp->mnt_cred->cr_ruid != 0 ||
 176             vfs_scanopt(mp->mnt_optnew, "gid", "%d", &root_gid) != 1)
 177                 root_gid = va.va_gid;
 178         if (mp->mnt_cred->cr_ruid != 0 ||
 179             vfs_scanopt(mp->mnt_optnew, "uid", "%d", &root_uid) != 1)
 180                 root_uid = va.va_uid;
 181         if (mp->mnt_cred->cr_ruid != 0 ||
 182             vfs_scanopt(mp->mnt_optnew, "mode", "%ho", &root_mode) != 1)
 183                 root_mode = va.va_mode;
 184         if (vfs_getopt_size(mp->mnt_optnew, "inodes", &nodes_max) != 0)
 185                 nodes_max = 0;
 186         if (vfs_getopt_size(mp->mnt_optnew, "size", &size_max) != 0)
 187                 size_max = 0;
 188         if (vfs_getopt_size(mp->mnt_optnew, "maxfilesize", &maxfilesize) != 0)
 189                 maxfilesize = 0;
 190         nonc = vfs_getopt(mp->mnt_optnew, "nonc", NULL, NULL) == 0;
 191
 192         /* Do not allow mounts if we do not have enough memory to preserve
 193          * the minimum reserved pages. */
 194         if (tmpfs_mem_avail() < TMPFS_PAGES_MINRESERVED)
 195                 return (ENOSPC);
 196
 197         /* Get the maximum number of memory pages this file system is
 198          * allowed to use, based on the maximum size the user passed in
 199          * the mount structure.  A value of zero is treated as if the
 200          * maximum available space was requested. */
 201         if (size_max == 0 || size_max > OFF_MAX - PAGE_SIZE ||
 202             (SIZE_MAX < OFF_MAX && size_max / PAGE_SIZE >= SIZE_MAX))
 203                 pages = SIZE_MAX;
 204         else {
 205                 size_max = roundup(size_max, PAGE_SIZE);
 206                 pages = howmany(size_max, PAGE_SIZE);
 207         }
 208         MPASS(pages > 0);
 209
 210         if (nodes_max <= 3) {
 211                 if (pages < INT_MAX / nodes_per_page)
 212                         nodes_max = pages * nodes_per_page;
 213                 else
 214                         nodes_max = INT_MAX;
 215         }
 216         if (nodes_max > INT_MAX)
 217                 nodes_max = INT_MAX;
 218         MPASS(nodes_max >= 3);
 219
 220         /* Allocate the tmpfs mount structure and fill it. */
 221         tmp = (struct tmpfs_mount *)malloc(sizeof(struct tmpfs_mount),
 222             M_TMPFSMNT, M_WAITOK | M_ZERO);
 223
 224         mtx_init(&tmp->tm_allnode_lock, "tmpfs allnode lock", NULL, MTX_DEF);
 225         tmp->tm_nodes_max = nodes_max;
 226         tmp->tm_nodes_inuse = 0;
 227         tmp->tm_refcount = 1;
 228         tmp->tm_maxfilesize = maxfilesize > 0 ? maxfilesize : OFF_MAX;
 229         LIST_INIT(&tmp->tm_nodes_used);
 230
 231         tmp->tm_pages_max = pages;
 232         tmp->tm_pages_used = 0;
 233         tmp->tm_ino_unr = new_unrhdr(2, INT_MAX, &tmp->tm_allnode_lock);
 234         tmp->tm_dirent_pool = uma_zcreate("TMPFS dirent",
 235             sizeof(struct tmpfs_dirent), NULL, NULL, NULL, NULL,
 236             UMA_ALIGN_PTR, 0);
 237         tmp->tm_node_pool = uma_zcreate("TMPFS node",
 238             sizeof(struct tmpfs_node), tmpfs_node_ctor, tmpfs_node_dtor,
 239             tmpfs_node_init, tmpfs_node_fini, UMA_ALIGN_PTR, 0);
 240         tmp->tm_ronly = (mp->mnt_flag & MNT_RDONLY) != 0;
 241         tmp->tm_nonc = nonc;
 242
 243         /* Allocate the root node. */
 244         error = tmpfs_alloc_node(mp, tmp, VDIR, root_uid, root_gid,
 245             root_mode & ALLPERMS, NULL, NULL, VNOVAL, &root);
 246
 247         if (error != 0 || root == NULL) {
 248                 uma_zdestroy(tmp->tm_node_pool);
 249                 uma_zdestroy(tmp->tm_dirent_pool);
 250                 delete_unrhdr(tmp->tm_ino_unr);
 251                 free(tmp, M_TMPFSMNT);
 252                 return (error);
 253         }
 254         KASSERT(root->tn_id == 2,
 255             ("tmpfs root with invalid ino: %ju", (uintmax_t)root->tn_id));
 256         tmp->tm_root = root;
 257
 258         MNT_ILOCK(mp);
 259         mp->mnt_flag |= MNT_LOCAL;
 260         mp->mnt_kern_flag |= MNTK_LOOKUP_SHARED | MNTK_EXTENDED_SHARED;
 261         MNT_IUNLOCK(mp);
 262
 263         mp->mnt_data = tmp;
 264         mp->mnt_stat.f_namemax = MAXNAMLEN;
 265         vfs_getnewfsid(mp);
 266         vfs_mountedfrom(mp, "tmpfs");
 267
 268         return 0;
 269 }
 270
 271 /* ARGSUSED2 */
 272 static int
 273 tmpfs_unmount(struct mount *mp, int mntflags)
 274 {
 275         struct tmpfs_mount *tmp;
 276         struct tmpfs_node *node;
 277         int error, flags;
 278
 279         flags = (mntflags & MNT_FORCE) != 0 ? FORCECLOSE : 0;
 280         tmp = VFS_TO_TMPFS(mp);
 281
 282         /* Stop writers */
 283         error = vfs_write_suspend_umnt(mp);
 284         if (error != 0)
 285                 return (error);
 286         /*
 287          * At this point, nodes cannot be destroyed by any other
 288          * thread because write suspension is started.
 289          */
 290
 291         for (;;) {
 292                 error = vflush(mp, 0, flags, curthread);
 293                 if (error != 0) {
 294                         vfs_write_resume(mp, VR_START_WRITE);
 295                         return (error);
 296                 }
 297                 MNT_ILOCK(mp);
 298                 if (mp->mnt_nvnodelistsize == 0) {
 299                         MNT_IUNLOCK(mp);
 300                         break;
 301                 }
 302                 MNT_IUNLOCK(mp);
 303                 if ((mntflags & MNT_FORCE) == 0) {
 304                         vfs_write_resume(mp, VR_START_WRITE);
 305                         return (EBUSY);
 306                 }
 307         }
 308
 309         TMPFS_LOCK(tmp);
 310         while ((node = LIST_FIRST(&tmp->tm_nodes_used)) != NULL) {
 311                 TMPFS_NODE_LOCK(node);
 312                 if (node->tn_type == VDIR)
 313                         tmpfs_dir_destroy(tmp, node);
 314                 if (tmpfs_free_node_locked(tmp, node, true))
 315                         TMPFS_LOCK(tmp);
 316                 else
 317                         TMPFS_NODE_UNLOCK(node);
 318         }
 319
 320         mp->mnt_data = NULL;
 321         tmpfs_free_tmp(tmp);
 322         vfs_write_resume(mp, VR_START_WRITE);
 323
 324         MNT_ILOCK(mp);
 325         mp->mnt_flag &= ~MNT_LOCAL;
 326         MNT_IUNLOCK(mp);
 327
 328         return (0);
 329 }
 330
 331 void
 332 tmpfs_free_tmp(struct tmpfs_mount *tmp)
 333 {
 334
 335         MPASS(tmp->tm_refcount > 0);
 336         tmp->tm_refcount--;
 337         if (tmp->tm_refcount > 0) {
 338                 TMPFS_UNLOCK(tmp);
 339                 return;
 340         }
 341         TMPFS_UNLOCK(tmp);
 342
 343         uma_zdestroy(tmp->tm_dirent_pool);
 344         uma_zdestroy(tmp->tm_node_pool);
 345         delete_unrhdr(tmp->tm_ino_unr);
 346
 347         mtx_destroy(&tmp->tm_allnode_lock);
 348         MPASS(tmp->tm_pages_used == 0);
 349         MPASS(tmp->tm_nodes_inuse == 0);
 350
 351         free(tmp, M_TMPFSMNT);
 352 }
 353
 354 static int
 355 tmpfs_root(struct mount *mp, int flags, struct vnode **vpp)
 356 {
 357         int error;
 358
 359         error = tmpfs_alloc_vp(mp, VFS_TO_TMPFS(mp)->tm_root, flags, vpp);
 360         if (error == 0)
 361                 (*vpp)->v_vflag |= VV_ROOT;
 362         return (error);
 363 }
 364
 365 static int
 366 tmpfs_fhtovp(struct mount *mp, struct fid *fhp, int flags,
 367     struct vnode **vpp)
 368 {
 369         struct tmpfs_fid *tfhp;
 370         struct tmpfs_mount *tmp;
 371         struct tmpfs_node *node;
 372         int error;
 373
 374         tmp = VFS_TO_TMPFS(mp);
 375
 376         tfhp = (struct tmpfs_fid *)fhp;
 377         if (tfhp->tf_len != sizeof(struct tmpfs_fid))
 378                 return (EINVAL);
 379
 380         if (tfhp->tf_id >= tmp->tm_nodes_max)
 381                 return (EINVAL);
 382
 383         TMPFS_LOCK(tmp);
 384         LIST_FOREACH(node, &tmp->tm_nodes_used, tn_entries) {
 385                 if (node->tn_id == tfhp->tf_id &&
 386                     node->tn_gen == tfhp->tf_gen) {
 387                         tmpfs_ref_node(node);
 388                         break;
 389                 }
 390         }
 391         TMPFS_UNLOCK(tmp);
 392
 393         if (node != NULL) {
 394                 error = tmpfs_alloc_vp(mp, node, LK_EXCLUSIVE, vpp);
 395                 tmpfs_free_node(tmp, node);
 396         } else
 397                 error = EINVAL;
 398         return (error);
 399 }
 400
 401 /* ARGSUSED2 */
 402 static int
 403 tmpfs_statfs(struct mount *mp, struct statfs *sbp)
 404 {
 405         struct tmpfs_mount *tmp;
 406         size_t used;
 407
 408         tmp = VFS_TO_TMPFS(mp);
 409
 410         sbp->f_iosize = PAGE_SIZE;
 411         sbp->f_bsize = PAGE_SIZE;
 412
 413         used = tmpfs_pages_used(tmp);
 414         if (tmp->tm_pages_max != ULONG_MAX)
 415                  sbp->f_blocks = tmp->tm_pages_max;
 416         else
 417                  sbp->f_blocks = used + tmpfs_mem_avail();
 418         if (sbp->f_blocks <= used)
 419                 sbp->f_bavail = 0;
 420         else
 421                 sbp->f_bavail = sbp->f_blocks - used;
 422         sbp->f_bfree = sbp->f_bavail;
 423         used = tmp->tm_nodes_inuse;
 424         sbp->f_files = tmp->tm_nodes_max;
 425         if (sbp->f_files <= used)
 426                 sbp->f_ffree = 0;
 427         else
 428                 sbp->f_ffree = sbp->f_files - used;
 429         /* sbp->f_owner = tmp->tn_uid; */
 430
 431         return 0;
 432 }
 433
 434 static int
 435 tmpfs_sync(struct mount *mp, int waitfor)
 436 {
 437         struct vnode *vp, *mvp;
 438         struct vm_object *obj;
 439
 440         if (waitfor == MNT_SUSPEND) {
 441                 MNT_ILOCK(mp);
 442                 mp->mnt_kern_flag |= MNTK_SUSPEND2 | MNTK_SUSPENDED;
 443                 MNT_IUNLOCK(mp);
 444         } else if (waitfor == MNT_LAZY) {
 445                 /*
 446                  * Handle lazy updates of mtime from writes to mmaped
 447                  * regions.  Use MNT_VNODE_FOREACH_ALL instead of
 448                  * MNT_VNODE_FOREACH_ACTIVE, since unmap of the
 449                  * tmpfs-backed vnode does not call vinactive(), due
 450                  * to vm object type is OBJT_SWAP.
 451                  */
 452                 MNT_VNODE_FOREACH_ALL(vp, mp, mvp) {
 453                         if (vp->v_type != VREG) {
 454                                 VI_UNLOCK(vp);
 455                                 continue;
 456                         }
 457                         obj = vp->v_object;
 458                         KASSERT((obj->flags & (OBJ_TMPFS_NODE | OBJ_TMPFS)) ==
 459                             (OBJ_TMPFS_NODE | OBJ_TMPFS), ("non-tmpfs obj"));
 460
 461                         /*
 462                          * Unlocked read, avoid taking vnode lock if
 463                          * not needed.  Lost update will be handled on
 464                          * the next call.
 465                          */
 466                         if ((obj->flags & OBJ_TMPFS_DIRTY) == 0) {
 467                                 VI_UNLOCK(vp);
 468                                 continue;
 469                         }
 470                         if (vget(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY | LK_INTERLOCK,
 471                             curthread) != 0)
 472                                 continue;
 473                         tmpfs_check_mtime(vp);
 474                         vput(vp);
 475                 }
 476         }
 477         return (0);
 478 }
 479
 480 /*
 481  * The presence of a susp_clean method tells the VFS to track writes.
 482  */
 483 static void
 484 tmpfs_susp_clean(struct mount *mp __unused)
 485 {
 486 }
 487
 488 /*
 489  * tmpfs vfs operations.
 490  */
 491
 492 struct vfsops tmpfs_vfsops = {
 493         .vfs_mount =                    tmpfs_mount,
 494         .vfs_unmount =                  tmpfs_unmount,
 495         .vfs_root =                     tmpfs_root,
 496         .vfs_statfs =                   tmpfs_statfs,
 497         .vfs_fhtovp =                   tmpfs_fhtovp,
 498         .vfs_sync =                     tmpfs_sync,
 499         .vfs_susp_clean =               tmpfs_susp_clean,
 500 };
 501 VFS_SET(tmpfs_vfsops, tmpfs, VFCF_JAIL);