]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/ufs/ffs/fs.h
sys: Remove $FreeBSD$: one-line bare tag
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / ufs / ffs / fs.h
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1982, 1986, 1993
5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
15  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
16  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
17  *    without specific prior written permission.
18  *
19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
29  * SUCH DAMAGE.
30  *
31  *      @(#)fs.h        8.13 (Berkeley) 3/21/95
32  */
33
34 #ifndef _UFS_FFS_FS_H_
35 #define _UFS_FFS_FS_H_
36
37 #include <sys/mount.h>
38 #include <ufs/ufs/dinode.h>
39
40 /*
41  * Each disk drive contains some number of filesystems.
42  * A filesystem consists of a number of cylinder groups.
43  * Each cylinder group has inodes and data.
44  *
45  * A filesystem is described by its super-block, which in turn
46  * describes the cylinder groups.  The super-block is critical
47  * data and is replicated in each cylinder group to protect against
48  * catastrophic loss.  This is done at `newfs' time and the critical
49  * super-block data does not change, so the copies need not be
50  * referenced further unless disaster strikes.
51  *
52  * For filesystem fs, the offsets of the various blocks of interest
53  * are given in the super block as:
54  *      [fs->fs_sblkno]         Super-block
55  *      [fs->fs_cblkno]         Cylinder group block
56  *      [fs->fs_iblkno]         Inode blocks
57  *      [fs->fs_dblkno]         Data blocks
58  * The beginning of cylinder group cg in fs, is given by
59  * the ``cgbase(fs, cg)'' macro.
60  *
61  * Depending on the architecture and the media, the superblock may
62  * reside in any one of four places. For tiny media where every block 
63  * counts, it is placed at the very front of the partition. Historically,
64  * UFS1 placed it 8K from the front to leave room for the disk label and
65  * a small bootstrap. For UFS2 it got moved to 64K from the front to leave
66  * room for the disk label and a bigger bootstrap, and for really piggy
67  * systems we check at 256K from the front if the first three fail. In
68  * all cases the size of the superblock will be SBLOCKSIZE. All values are
69  * given in byte-offset form, so they do not imply a sector size. The
70  * SBLOCKSEARCH specifies the order in which the locations should be searched.
71  */
72 #define SBLOCK_FLOPPY        0
73 #define SBLOCK_UFS1       8192
74 #define SBLOCK_UFS2      65536
75 #define SBLOCK_PIGGY    262144
76 #define SBLOCKSIZE        8192
77 #define SBLOCKSEARCH \
78         { SBLOCK_UFS2, SBLOCK_UFS1, SBLOCK_FLOPPY, SBLOCK_PIGGY, -1 }
79 /*
80  * Request standard superblock location in ffs_sbget().
81  */
82 #define UFS_STDSB       -1      /* Search standard places for superblock */
83
84 /*
85  * UFS_NOMSG indicates that superblock inconsistency error messages
86  *    should not be printed. It is used by programs like fsck that
87  *    want to print their own error message.
88  *
89  * UFS_NOCSUM causes only the superblock itself to be returned, but does
90  *    not read in any auxiliary data structures like the cylinder group
91  *    summary information. It is used by clients like glabel that just
92  *    want to check for possible filesystem types. Using UFS_NOCSUM
93  *    skips the superblock checks for csum data which allows superblocks
94  *    that have corrupted csum data to be read and used.
95  *
96  * UFS_NOHASHFAIL will note that the check hash is wrong but will still
97  *    return the superblock. This is used by the bootstrap code to
98  *    give the system a chance to come up so that fsck can be run to
99  *    correct the problem.
100  *
101  * UFS_NOWARNFAIL will warn about inconsistencies but still return the
102  *    superblock. It includes UFS_NOHASHFAIL. UFS_NOWARNFAIL is used by
103  *    programs like fsck_ffs(8) to debug broken filesystems.
104  *
105  * UFS_FSRONLY will only validate the superblock fields needed to
106  *    calculate where the backup filesystem superblocks are located.
107  *    If these values pass their validation tests, then the superblock
108  *    is returned. This flag is used as part of the attempt to find
109  *    alternate superblocks when using ffs_sbsearch().
110  */
111 #define UFS_NOHASHFAIL  0x0001  /* Ignore check-hash failure */
112 #define UFS_NOWARNFAIL  0x0003  /* Ignore non-fatal inconsistencies */
113 #define UFS_NOMSG       0x0004  /* Print no error message */
114 #define UFS_NOCSUM      0x0008  /* Read just the superblock without csum */
115 #define UFS_FSRONLY     0x0010  /* Validate only values needed for recovery
116                                    of alternate superblocks */
117 #define UFS_ALTSBLK     0x1000  /* Flag used internally */
118
119 /*
120  * Max number of fragments per block. This value is NOT tweakable.
121  */
122 #define MAXFRAG         8
123
124 /*
125  * Addresses stored in inodes are capable of addressing fragments
126  * of `blocks'. File system blocks of at most size MAXBSIZE can
127  * be optionally broken into 2, 4, or 8 pieces, each of which is
128  * addressable; these pieces may be DEV_BSIZE, or some multiple of
129  * a DEV_BSIZE unit.
130  *
131  * Large files consist of exclusively large data blocks.  To avoid
132  * undue wasted disk space, the last data block of a small file may be
133  * allocated as only as many fragments of a large block as are
134  * necessary.  The filesystem format retains only a single pointer
135  * to such a fragment, which is a piece of a single large block that
136  * has been divided.  The size of such a fragment is determinable from
137  * information in the inode, using the ``blksize(fs, ip, lbn)'' macro.
138  *
139  * The filesystem records space availability at the fragment level;
140  * to determine block availability, aligned fragments are examined.
141  */
142
143 /*
144  * MINBSIZE is the smallest allowable block size.
145  * In order to insure that it is possible to create files of size
146  * 2^32 with only two levels of indirection, MINBSIZE is set to 4096.
147  * MINBSIZE must be big enough to hold a cylinder group block,
148  * thus changes to (struct cg) must keep its size within MINBSIZE.
149  * Note that super blocks are always of size SBLOCKSIZE,
150  * and that both SBLOCKSIZE and MAXBSIZE must be >= MINBSIZE.
151  */
152 #define MINBSIZE        4096
153
154 /*
155  * The path name on which the filesystem is mounted is maintained
156  * in fs_fsmnt. MAXMNTLEN defines the amount of space allocated in
157  * the super block for this name.
158  */
159 #define MAXMNTLEN       468
160
161 /*
162  * The volume name for this filesystem is maintained in fs_volname.
163  * MAXVOLLEN defines the length of the buffer allocated.
164  */
165 #define MAXVOLLEN       32
166
167 /*
168  * There is a 128-byte region in the superblock reserved for in-core
169  * pointers to summary information. Originally this included an array
170  * of pointers to blocks of struct csum; now there are just a few
171  * pointers and the remaining space is padded with fs_ocsp[].
172  *
173  * NOCSPTRS determines the size of this padding. Historically this
174  * space was used to store pointers to structures that summaried
175  * filesystem usage and layout information. However, these pointers
176  * left various kernel pointers in the superblock which made otherwise
177  * identical superblocks appear to have differences. So, all the
178  * pointers in the superblock were moved to a fs_summary_info structure
179  * reducing the superblock to having only a single pointer to this
180  * structure. When writing the superblock to disk, this pointer is
181  * temporarily NULL'ed out so that the kernel pointer will not appear
182  * in the on-disk copy of the superblock.
183  */
184 #define NOCSPTRS        ((128 / sizeof(void *)) - 1)
185
186 /*
187  * A summary of contiguous blocks of various sizes is maintained
188  * in each cylinder group. Normally this is set by the initial
189  * value of fs_maxcontig. To conserve space, a maximum summary size
190  * is set by FS_MAXCONTIG.
191  */
192 #define FS_MAXCONTIG    16
193
194 /*
195  * MINFREE gives the minimum acceptable percentage of filesystem
196  * blocks which may be free. If the freelist drops below this level
197  * only the superuser may continue to allocate blocks. This may
198  * be set to 0 if no reserve of free blocks is deemed necessary,
199  * however throughput drops by fifty percent if the filesystem
200  * is run at between 95% and 100% full; thus the minimum default
201  * value of fs_minfree is 5%. However, to get good clustering
202  * performance, 10% is a better choice. hence we use 10% as our
203  * default value. With 10% free space, fragmentation is not a
204  * problem, so we choose to optimize for time.
205  */
206 #define MINFREE         8
207 #define DEFAULTOPT      FS_OPTTIME
208
209 /*
210  * Grigoriy Orlov <gluk@ptci.ru> has done some extensive work to fine
211  * tune the layout preferences for directories within a filesystem.
212  * His algorithm can be tuned by adjusting the following parameters
213  * which tell the system the average file size and the average number
214  * of files per directory. These defaults are well selected for typical
215  * filesystems, but may need to be tuned for odd cases like filesystems
216  * being used for squid caches or news spools.
217  */
218 #define AVFILESIZ       16384   /* expected average file size */
219 #define AFPDIR          64      /* expected number of files per directory */
220
221 /*
222  * The maximum number of snapshot nodes that can be associated
223  * with each filesystem. This limit affects only the number of
224  * snapshot files that can be recorded within the superblock so
225  * that they can be found when the filesystem is mounted. However,
226  * maintaining too many will slow the filesystem performance, so
227  * having this limit is a good idea.
228  */
229 #define FSMAXSNAP 20
230
231 /*
232  * Used to identify special blocks in snapshots:
233  *
234  * BLK_NOCOPY - A block that was unallocated at the time the snapshot
235  *      was taken, hence does not need to be copied when written.
236  * BLK_SNAP - A block held by another snapshot that is not needed by this
237  *      snapshot. When the other snapshot is freed, the BLK_SNAP entries
238  *      are converted to BLK_NOCOPY. These are needed to allow fsck to
239  *      identify blocks that are in use by other snapshots (which are
240  *      expunged from this snapshot).
241  */
242 #define BLK_NOCOPY ((ufs2_daddr_t)(1))
243 #define BLK_SNAP ((ufs2_daddr_t)(2))
244
245 /*
246  * Sysctl values for the fast filesystem.
247  */
248 #define FFS_ADJ_REFCNT           1      /* adjust inode reference count */
249 #define FFS_ADJ_BLKCNT           2      /* adjust inode used block count */
250 #define FFS_BLK_FREE             3      /* free range of blocks in map */
251 #define FFS_DIR_FREE             4      /* free specified dir inodes in map */
252 #define FFS_FILE_FREE            5      /* free specified file inodes in map */
253 #define FFS_SET_FLAGS            6      /* set filesystem flags */
254 #define FFS_ADJ_NDIR             7      /* adjust number of directories */
255 #define FFS_ADJ_NBFREE           8      /* adjust number of free blocks */
256 #define FFS_ADJ_NIFREE           9      /* adjust number of free inodes */
257 #define FFS_ADJ_NFFREE          10      /* adjust number of free frags */
258 #define FFS_ADJ_NUMCLUSTERS     11      /* adjust number of free clusters */
259 #define FFS_SET_CWD             12      /* set current directory */
260 #define FFS_SET_DOTDOT          13      /* set inode number for ".." */
261 #define FFS_UNLINK              14      /* remove a name in the filesystem */
262 /* Was FFS_SET_INODE            15 */
263 /* Was FFS_SET_BUFOUTPUT        16 */
264 #define FFS_SET_SIZE            17      /* set inode size */
265 #define FFS_ADJ_DEPTH           18      /* adjust directory inode depth */
266 #define FFS_MAXID               18      /* number of valid ffs ids */
267
268 /*
269  * Command structure passed in to the filesystem to adjust filesystem values.
270  */
271 #define FFS_CMD_VERSION         0x19790518      /* version ID */
272 struct fsck_cmd {
273         int32_t version;        /* version of command structure */
274         int32_t handle;         /* reference to filesystem to be changed */
275         int64_t value;          /* inode or block number to be affected */
276         int64_t size;           /* amount or range to be adjusted */
277         int64_t spare;          /* reserved for future use */
278 };
279
280 /*
281  * A recovery structure placed at the end of the boot block area by newfs
282  * that can be used by fsck to search for alternate superblocks.
283  */
284 struct fsrecovery {
285         int32_t fsr_magic;      /* magic number */
286         int32_t fsr_fsbtodb;    /* fsbtodb and dbtofsb shift constant */
287         int32_t fsr_sblkno;     /* offset of super-block in filesys */
288         int32_t fsr_fpg;        /* blocks per group * fs_frag */
289         uint32_t fsr_ncg;       /* number of cylinder groups */
290 };
291
292 /*
293  * Per cylinder group information; summarized in blocks allocated
294  * from first cylinder group data blocks.  These blocks have to be
295  * read in from fs_csaddr (size fs_cssize) in addition to the
296  * super block.
297  */
298 struct csum {
299         int32_t cs_ndir;                /* number of directories */
300         int32_t cs_nbfree;              /* number of free blocks */
301         int32_t cs_nifree;              /* number of free inodes */
302         int32_t cs_nffree;              /* number of free frags */
303 };
304 struct csum_total {
305         int64_t cs_ndir;                /* number of directories */
306         int64_t cs_nbfree;              /* number of free blocks */
307         int64_t cs_nifree;              /* number of free inodes */
308         int64_t cs_nffree;              /* number of free frags */
309         int64_t cs_numclusters;         /* number of free clusters */
310         int64_t cs_spare[3];            /* future expansion */
311 };
312
313 /*
314  * Pointers to super block summary information. Placed in a separate
315  * structure so there is just one pointer in the superblock.
316  *
317  * The pointers in this structure are used as follows:
318  *   fs_contigdirs references an array that tracks the creation of new
319  *      directories
320  *   fs_csp references a contiguous array of struct csum for
321  *      all cylinder groups
322  *   fs_maxcluster references an array of cluster sizes that is computed
323  *      as cylinder groups are inspected
324  *   fs_active is used when creating snapshots; it points to a bitmap
325  *      of cylinder groups for which the free-block bitmap has changed
326  *      since the snapshot operation began.
327  */
328 struct fs_summary_info {
329         uint8_t *si_contigdirs;         /* (u) # of contig. allocated dirs */
330         struct  csum *si_csp;           /* (u) cg summary info buffer */
331         int32_t *si_maxcluster;         /* (u) max cluster in each cyl group */
332         uint64_t *si_active;            /* (u) used by snapshots to track fs */
333 };
334 #define fs_contigdirs   fs_si->si_contigdirs
335 #define fs_csp          fs_si->si_csp
336 #define fs_maxcluster   fs_si->si_maxcluster
337 #define fs_active       fs_si->si_active
338
339 /*
340  * Super block for an FFS filesystem.
341  */
342 struct fs {
343         int32_t  fs_firstfield;         /* historic filesystem linked list, */
344         int32_t  fs_unused_1;           /*     used for incore super blocks */
345         int32_t  fs_sblkno;             /* offset of super-block in filesys */
346         int32_t  fs_cblkno;             /* offset of cyl-block in filesys */
347         int32_t  fs_iblkno;             /* offset of inode-blocks in filesys */
348         int32_t  fs_dblkno;             /* offset of first data after cg */
349         int32_t  fs_old_cgoffset;       /* cylinder group offset in cylinder */
350         int32_t  fs_old_cgmask;         /* used to calc mod fs_ntrak */
351         int32_t  fs_old_time;           /* last time written */
352         int32_t  fs_old_size;           /* number of blocks in fs */
353         int32_t  fs_old_dsize;          /* number of data blocks in fs */
354         uint32_t fs_ncg;                /* number of cylinder groups */
355         int32_t  fs_bsize;              /* size of basic blocks in fs */
356         int32_t  fs_fsize;              /* size of frag blocks in fs */
357         int32_t  fs_frag;               /* number of frags in a block in fs */
358 /* these are configuration parameters */
359         int32_t  fs_minfree;            /* minimum percentage of free blocks */
360         int32_t  fs_old_rotdelay;       /* num of ms for optimal next block */
361         int32_t  fs_old_rps;            /* disk revolutions per second */
362 /* these fields can be computed from the others */
363         int32_t  fs_bmask;              /* ``blkoff'' calc of blk offsets */
364         int32_t  fs_fmask;              /* ``fragoff'' calc of frag offsets */
365         int32_t  fs_bshift;             /* ``lblkno'' calc of logical blkno */
366         int32_t  fs_fshift;             /* ``numfrags'' calc number of frags */
367 /* these are configuration parameters */
368         int32_t  fs_maxcontig;          /* max number of contiguous blks */
369         int32_t  fs_maxbpg;             /* max number of blks per cyl group */
370 /* these fields can be computed from the others */
371         int32_t  fs_fragshift;          /* block to frag shift */
372         int32_t  fs_fsbtodb;            /* fsbtodb and dbtofsb shift constant */
373         int32_t  fs_sbsize;             /* actual size of super block */
374         int32_t  fs_spare1[2];          /* old fs_csmask */
375                                         /* old fs_csshift */
376         int32_t  fs_nindir;             /* value of NINDIR */
377         uint32_t fs_inopb;              /* value of INOPB */
378         int32_t  fs_old_nspf;           /* value of NSPF */
379 /* yet another configuration parameter */
380         int32_t  fs_optim;              /* optimization preference, see below */
381         int32_t  fs_old_npsect;         /* # sectors/track including spares */
382         int32_t  fs_old_interleave;     /* hardware sector interleave */
383         int32_t  fs_old_trackskew;      /* sector 0 skew, per track */
384         int32_t  fs_id[2];              /* unique filesystem id */
385 /* sizes determined by number of cylinder groups and their sizes */
386         int32_t  fs_old_csaddr;         /* blk addr of cyl grp summary area */
387         int32_t  fs_cssize;             /* size of cyl grp summary area */
388         int32_t  fs_cgsize;             /* cylinder group size */
389         int32_t  fs_spare2;             /* old fs_ntrak */
390         int32_t  fs_old_nsect;          /* sectors per track */
391         int32_t  fs_old_spc;            /* sectors per cylinder */
392         int32_t  fs_old_ncyl;           /* cylinders in filesystem */
393         int32_t  fs_old_cpg;            /* cylinders per group */
394         uint32_t fs_ipg;                /* inodes per group */
395         int32_t  fs_fpg;                /* blocks per group * fs_frag */
396 /* this data must be re-computed after crashes */
397         struct  csum fs_old_cstotal;    /* cylinder summary information */
398 /* these fields are cleared at mount time */
399         int8_t   fs_fmod;               /* super block modified flag */
400         int8_t   fs_clean;              /* filesystem is clean flag */
401         int8_t   fs_ronly;              /* mounted read-only flag */
402         int8_t   fs_old_flags;          /* old FS_ flags */
403         uint8_t  fs_fsmnt[MAXMNTLEN];   /* name mounted on */
404         uint8_t  fs_volname[MAXVOLLEN]; /* volume name */
405         uint64_t fs_swuid;              /* system-wide uid */
406         int32_t  fs_pad;                /* due to alignment of fs_swuid */
407 /* these fields retain the current block allocation info */
408         int32_t  fs_cgrotor;            /* last cg searched */
409         void    *fs_ocsp[NOCSPTRS];     /* padding; was list of fs_cs buffers */
410         struct   fs_summary_info *fs_si;/* In-core pointer to summary info */
411         int32_t  fs_old_cpc;            /* cyl per cycle in postbl */
412         int32_t  fs_maxbsize;           /* maximum blocking factor permitted */
413         int64_t  fs_unrefs;             /* number of unreferenced inodes */
414         int64_t  fs_providersize;       /* size of underlying GEOM provider */
415         int64_t  fs_metaspace;          /* size of area reserved for metadata */
416         int64_t  fs_sparecon64[13];     /* old rotation block list head */
417         int64_t  fs_sblockactualloc;    /* byte offset of this superblock */
418         int64_t  fs_sblockloc;          /* byte offset of standard superblock */
419         struct  csum_total fs_cstotal;  /* (u) cylinder summary information */
420         ufs_time_t fs_time;             /* last time written */
421         int64_t  fs_size;               /* number of blocks in fs */
422         int64_t  fs_dsize;              /* number of data blocks in fs */
423         ufs2_daddr_t fs_csaddr;         /* blk addr of cyl grp summary area */
424         int64_t  fs_pendingblocks;      /* (u) blocks being freed */
425         uint32_t fs_pendinginodes;      /* (u) inodes being freed */
426         uint32_t fs_snapinum[FSMAXSNAP];/* list of snapshot inode numbers */
427         uint32_t fs_avgfilesize;        /* expected average file size */
428         uint32_t fs_avgfpdir;           /* expected # of files per directory */
429         int32_t  fs_save_cgsize;        /* save real cg size to use fs_bsize */
430         ufs_time_t fs_mtime;            /* Last mount or fsck time. */
431         int32_t  fs_sujfree;            /* SUJ free list */
432         int32_t  fs_sparecon32[21];     /* reserved for future constants */
433         uint32_t fs_ckhash;             /* if CK_SUPERBLOCK, its check-hash */
434         uint32_t fs_metackhash; /* metadata check-hash, see CK_ below */
435         int32_t  fs_flags;              /* see FS_ flags below */
436         int32_t  fs_contigsumsize;      /* size of cluster summary array */ 
437         int32_t  fs_maxsymlinklen;      /* max length of an internal symlink */
438         int32_t  fs_old_inodefmt;       /* format of on-disk inodes */
439         uint64_t fs_maxfilesize;        /* maximum representable file size */
440         int64_t  fs_qbmask;             /* ~fs_bmask for use with 64-bit size */
441         int64_t  fs_qfmask;             /* ~fs_fmask for use with 64-bit size */
442         int32_t  fs_state;              /* validate fs_clean field */
443         int32_t  fs_old_postblformat;   /* format of positional layout tables */
444         int32_t  fs_old_nrpos;          /* number of rotational positions */
445         int32_t  fs_spare5[2];          /* old fs_postbloff */
446                                         /* old fs_rotbloff */
447         int32_t  fs_magic;              /* magic number */
448 };
449
450 /* Sanity checking. */
451 #ifdef CTASSERT
452 CTASSERT(sizeof(struct fs) == 1376);
453 #endif
454
455 /*
456  * Filesystem identification
457  */
458 #define FS_UFS1_MAGIC   0x011954        /* UFS1 fast filesystem magic number */
459 #define FS_UFS2_MAGIC   0x19540119      /* UFS2 fast filesystem magic number */
460 #define FS_BAD_MAGIC    0x19960408      /* UFS incomplete newfs magic number */
461 #define FS_42INODEFMT   -1              /* 4.2BSD inode format */
462 #define FS_44INODEFMT   2               /* 4.4BSD inode format */
463
464 /*
465  * Preference for optimization.
466  */
467 #define FS_OPTTIME      0       /* minimize allocation time */
468 #define FS_OPTSPACE     1       /* minimize disk fragmentation */
469
470 /*
471  * Filesystem flags.
472  *
473  * The FS_UNCLEAN flag is set by the kernel when the filesystem was
474  * mounted with fs_clean set to zero. The FS_DOSOFTDEP flag indicates
475  * that the filesystem should be managed by the soft updates code.
476  * Note that the FS_NEEDSFSCK flag is set and cleared by the fsck
477  * utility. It is set when background fsck finds an unexpected
478  * inconsistency which requires a traditional foreground fsck to be
479  * run. Such inconsistencies should only be found after an uncorrectable
480  * disk error. The FS_NEEDSFSCK can also be set when a mounted filesystem
481  * discovers an internal inconsistency such as freeing a freed inode.
482  * A foreground fsck will clear the FS_NEEDSFSCK flag when it has
483  * successfully cleaned up the filesystem. The kernel uses this
484  * flag to enforce that inconsistent filesystems be mounted read-only.
485  *
486  * The FS_METACKHASH flag when set indicates that the kernel maintains
487  * one or more check hashes. The actual set of supported check hashes
488  * is stored in the fs_metackhash field. Kernels that do not support
489  * check hashes clear the FS_METACKHASH flag to indicate that the
490  * check hashes need to be rebuilt (by fsck) before they can be used.
491  *
492  * When a filesystem is mounted, any flags not included in FS_SUPPORTED
493  * are cleared. This lets newer features know that the filesystem has
494  * been run on an older version of the filesystem and thus that data
495  * structures associated with those features are out-of-date and need
496  * to be rebuilt.
497  *
498  * FS_ACLS indicates that POSIX.1e ACLs are administratively enabled
499  * for the file system, so they should be loaded from extended attributes,
500  * observed for access control purposes, and be administered by object
501  * owners.  FS_NFS4ACLS indicates that NFSv4 ACLs are administratively
502  * enabled.  This flag is mutually exclusive with FS_ACLS.  FS_MULTILABEL
503  * indicates that the TrustedBSD MAC Framework should attempt to back MAC
504  * labels into extended attributes on the file system rather than maintain
505  * a single mount label for all objects.
506  */
507 #define FS_UNCLEAN      0x00000001 /* filesystem not clean at mount */
508 #define FS_DOSOFTDEP    0x00000002 /* filesystem using soft dependencies */
509 #define FS_NEEDSFSCK    0x00000004 /* filesystem needs sync fsck before mount */
510 #define FS_SUJ          0x00000008 /* Filesystem using softupdate journal */
511 #define FS_ACLS         0x00000010 /* file system has POSIX.1e ACLs enabled */
512 #define FS_MULTILABEL   0x00000020 /* file system is MAC multi-label */
513 #define FS_GJOURNAL     0x00000040 /* gjournaled file system */
514 #define FS_FLAGS_UPDATED 0x0000080 /* flags have been moved to new location */
515 #define FS_NFS4ACLS     0x00000100 /* file system has NFSv4 ACLs enabled */
516 #define FS_METACKHASH   0x00000200 /* kernel supports metadata check hashes */
517 #define FS_TRIM         0x00000400 /* issue BIO_DELETE for deleted blocks */
518 #define FS_SUPPORTED    0x00FFFFFF /* supported flags, others cleared at mount*/
519 /*
520  * Things that we may someday support, but currently do not.
521  * These flags are all cleared so we know if we ran on a kernel
522  * that does not support them.
523  */
524 #define FS_INDEXDIRS    0x01000000 /* kernel supports indexed directories */
525 #define FS_VARBLKSIZE   0x02000000 /* kernel supports variable block sizes */
526 #define FS_COOLOPT1     0x04000000 /* kernel supports cool option 1 */
527 #define FS_COOLOPT2     0x08000000 /* kernel supports cool option 2 */
528 #define FS_COOLOPT3     0x10000000 /* kernel supports cool option 3 */
529 #define FS_COOLOPT4     0x20000000 /* kernel supports cool option 4 */
530 #define FS_COOLOPT5     0x40000000 /* kernel supports cool option 5 */
531 #define FS_COOLOPT6     0x80000000 /* kernel supports cool option 6 */
532
533 /*
534  * The fs_metackhash field indicates the types of metadata check-hash
535  * that are maintained for a filesystem. Not all filesystems check-hash
536  * all metadata.
537  */
538 #define CK_SUPERBLOCK   0x0001  /* the superblock */
539 #define CK_CYLGRP       0x0002  /* the cylinder groups */
540 #define CK_INODE        0x0004  /* inodes */
541 #define CK_INDIR        0x0008  /* indirect blocks */
542 #define CK_DIR          0x0010  /* directory contents */
543 #define CK_SUPPORTED    0x0007  /* supported flags, others cleared at mount */
544 /*
545  * The BX_FSPRIV buffer b_xflags are used to track types of data in buffers.
546  */
547 #define BX_SUPERBLOCK   0x00010000      /* superblock */
548 #define BX_CYLGRP       0x00020000      /* cylinder groups */
549 #define BX_INODE        0x00040000      /* inodes */
550 #define BX_INDIR        0x00080000      /* indirect blocks */
551 #define BX_DIR          0x00100000      /* directory contents */
552
553 #define PRINT_UFS_BUF_XFLAGS "\20\25dir\24indir\23inode\22cylgrp\21superblock"
554
555 /*
556  * Macros to access bits in the fs_active array.
557  */
558 #define ACTIVECGNUM(fs, cg)  ((fs)->fs_active[(cg) / (NBBY * sizeof(uint64_t))])
559 #define ACTIVECGOFF(cg)      (1 << ((cg) % (NBBY * sizeof(uint64_t))))
560 #define ACTIVESET(fs, cg)    do {                                       \
561         if ((fs)->fs_active)                                            \
562                 ACTIVECGNUM((fs), (cg)) |= ACTIVECGOFF((cg));           \
563 } while (0)
564 #define ACTIVECLEAR(fs, cg)     do {                                    \
565         if ((fs)->fs_active)                                            \
566                 ACTIVECGNUM((fs), (cg)) &= ~ACTIVECGOFF((cg));          \
567 } while (0)
568
569 /*
570  * The size of a cylinder group is calculated by CGSIZE. The maximum size
571  * is limited by the fact that cylinder groups are at most one block.
572  * Its size is derived from the size of the maps maintained in the
573  * cylinder group and the (struct cg) size.
574  */
575 #define CGSIZE(fs) \
576     /* base cg */       (sizeof(struct cg) + \
577     /* old btotoff */   (fs)->fs_old_cpg * sizeof(int32_t) + \
578     /* old boff */      (fs)->fs_old_cpg * sizeof(uint16_t) + \
579     /* inode map */     howmany((fs)->fs_ipg, NBBY) + \
580     /* block map */     howmany((fs)->fs_fpg, NBBY) + sizeof(int32_t) + \
581     /* if present */    ((fs)->fs_contigsumsize <= 0 ? 0 : \
582     /* cluster sum */   (fs)->fs_contigsumsize * sizeof(int32_t) + \
583     /* cluster map */   howmany(fragstoblks(fs, (fs)->fs_fpg), NBBY)))
584
585 /*
586  * The minimal number of cylinder groups that should be created.
587  */
588 #define MINCYLGRPS      4
589
590 /*
591  * Convert cylinder group to base address of its global summary info.
592  */
593 #define fs_cs(fs, indx) fs_csp[indx]
594
595 /*
596  * Cylinder group block for a filesystem.
597  */
598 #define CG_MAGIC        0x090255
599 struct cg {
600         int32_t  cg_firstfield;         /* historic cyl groups linked list */
601         int32_t  cg_magic;              /* magic number */
602         int32_t  cg_old_time;           /* time last written */
603         uint32_t cg_cgx;                /* we are the cgx'th cylinder group */
604         int16_t  cg_old_ncyl;           /* number of cyl's this cg */
605         int16_t  cg_old_niblk;          /* number of inode blocks this cg */
606         uint32_t cg_ndblk;              /* number of data blocks this cg */
607         struct   csum cg_cs;            /* cylinder summary information */
608         uint32_t cg_rotor;              /* position of last used block */
609         uint32_t cg_frotor;             /* position of last used frag */
610         uint32_t cg_irotor;             /* position of last used inode */
611         uint32_t cg_frsum[MAXFRAG];     /* counts of available frags */
612         int32_t  cg_old_btotoff;        /* (int32) block totals per cylinder */
613         int32_t  cg_old_boff;           /* (uint16) free block positions */
614         uint32_t cg_iusedoff;           /* (uint8) used inode map */
615         uint32_t cg_freeoff;            /* (uint8) free block map */
616         uint32_t cg_nextfreeoff;        /* (uint8) next available space */
617         uint32_t cg_clustersumoff;      /* (uint32) counts of avail clusters */
618         uint32_t cg_clusteroff;         /* (uint8) free cluster map */
619         uint32_t cg_nclusterblks;       /* number of clusters this cg */
620         uint32_t cg_niblk;              /* number of inode blocks this cg */
621         uint32_t cg_initediblk;         /* last initialized inode */
622         uint32_t cg_unrefs;             /* number of unreferenced inodes */
623         int32_t  cg_sparecon32[1];      /* reserved for future use */
624         uint32_t cg_ckhash;             /* check-hash of this cg */
625         ufs_time_t cg_time;             /* time last written */
626         int64_t  cg_sparecon64[3];      /* reserved for future use */
627         /* actually longer - space used for cylinder group maps */
628 };
629
630 /*
631  * Macros for access to cylinder group array structures
632  */
633 #define cg_chkmagic(cgp) ((cgp)->cg_magic == CG_MAGIC)
634 #define cg_inosused(cgp) \
635     ((uint8_t *)((uint8_t *)(cgp) + (cgp)->cg_iusedoff))
636 #define cg_blksfree(cgp) \
637     ((uint8_t *)((uint8_t *)(cgp) + (cgp)->cg_freeoff))
638 #define cg_clustersfree(cgp) \
639     ((uint8_t *)((uint8_t *)(cgp) + (cgp)->cg_clusteroff))
640 #define cg_clustersum(cgp) \
641     ((int32_t *)((uintptr_t)(cgp) + (cgp)->cg_clustersumoff))
642
643 /*
644  * Turn filesystem block numbers into disk block addresses.
645  * This maps filesystem blocks to device size blocks.
646  */
647 #define fsbtodb(fs, b)  ((daddr_t)(b) << (fs)->fs_fsbtodb)
648 #define dbtofsb(fs, b)  ((b) >> (fs)->fs_fsbtodb)
649
650 /*
651  * Cylinder group macros to locate things in cylinder groups.
652  * They calc filesystem addresses of cylinder group data structures.
653  */
654 #define cgbase(fs, c)   (((ufs2_daddr_t)(fs)->fs_fpg) * (c))
655 #define cgdata(fs, c)   (cgdmin(fs, c) + (fs)->fs_metaspace)    /* data zone */
656 #define cgmeta(fs, c)   (cgdmin(fs, c))                         /* meta data */
657 #define cgdmin(fs, c)   (cgstart(fs, c) + (fs)->fs_dblkno)      /* 1st data */
658 #define cgimin(fs, c)   (cgstart(fs, c) + (fs)->fs_iblkno)      /* inode blk */
659 #define cgsblock(fs, c) (cgstart(fs, c) + (fs)->fs_sblkno)      /* super blk */
660 #define cgtod(fs, c)    (cgstart(fs, c) + (fs)->fs_cblkno)      /* cg block */
661 #define cgstart(fs, c)                                                  \
662        ((fs)->fs_magic == FS_UFS2_MAGIC ? cgbase(fs, c) :               \
663        (cgbase(fs, c) + (fs)->fs_old_cgoffset * ((c) & ~((fs)->fs_old_cgmask))))
664
665 /*
666  * Macros for handling inode numbers:
667  *     inode number to filesystem block offset.
668  *     inode number to cylinder group number.
669  *     inode number to filesystem block address.
670  */
671 #define ino_to_cg(fs, x)        (((ino_t)(x)) / (fs)->fs_ipg)
672 #define ino_to_fsba(fs, x)                                              \
673         ((ufs2_daddr_t)(cgimin(fs, ino_to_cg(fs, (ino_t)(x))) +         \
674             (blkstofrags((fs), ((((ino_t)(x)) % (fs)->fs_ipg) / INOPB(fs))))))
675 #define ino_to_fsbo(fs, x)      (((ino_t)(x)) % INOPB(fs))
676
677 /*
678  * Give cylinder group number for a filesystem block.
679  * Give cylinder group block number for a filesystem block.
680  */
681 #define dtog(fs, d)     ((d) / (fs)->fs_fpg)
682 #define dtogd(fs, d)    ((d) % (fs)->fs_fpg)
683
684 /*
685  * Extract the bits for a block from a map.
686  * Compute the cylinder and rotational position of a cyl block addr.
687  */
688 #define blkmap(fs, map, loc) \
689     (((map)[(loc) / NBBY] >> ((loc) % NBBY)) & (0xff >> (NBBY - (fs)->fs_frag)))
690
691 /*
692  * The following macros optimize certain frequently calculated
693  * quantities by using shifts and masks in place of divisions
694  * modulos and multiplications.
695  */
696 #define blkoff(fs, loc)         /* calculates (loc % fs->fs_bsize) */ \
697         ((loc) & (fs)->fs_qbmask)
698 #define fragoff(fs, loc)        /* calculates (loc % fs->fs_fsize) */ \
699         ((loc) & (fs)->fs_qfmask)
700 #define lfragtosize(fs, frag)   /* calculates ((off_t)frag * fs->fs_fsize) */ \
701         (((off_t)(frag)) << (fs)->fs_fshift)
702 #define lblktosize(fs, blk)     /* calculates ((off_t)blk * fs->fs_bsize) */ \
703         (((off_t)(blk)) << (fs)->fs_bshift)
704 /* Use this only when `blk' is known to be small, e.g., < UFS_NDADDR. */
705 #define smalllblktosize(fs, blk)    /* calculates (blk * fs->fs_bsize) */ \
706         ((blk) << (fs)->fs_bshift)
707 #define lblkno(fs, loc)         /* calculates (loc / fs->fs_bsize) */ \
708         ((loc) >> (fs)->fs_bshift)
709 #define numfrags(fs, loc)       /* calculates (loc / fs->fs_fsize) */ \
710         ((loc) >> (fs)->fs_fshift)
711 #define blkroundup(fs, size)    /* calculates roundup(size, fs->fs_bsize) */ \
712         (((size) + (fs)->fs_qbmask) & (fs)->fs_bmask)
713 #define fragroundup(fs, size)   /* calculates roundup(size, fs->fs_fsize) */ \
714         (((size) + (fs)->fs_qfmask) & (fs)->fs_fmask)
715 #define fragstoblks(fs, frags)  /* calculates (frags / fs->fs_frag) */ \
716         ((frags) >> (fs)->fs_fragshift)
717 #define blkstofrags(fs, blks)   /* calculates (blks * fs->fs_frag) */ \
718         ((blks) << (fs)->fs_fragshift)
719 #define fragnum(fs, fsb)        /* calculates (fsb % fs->fs_frag) */ \
720         ((fsb) & ((fs)->fs_frag - 1))
721 #define blknum(fs, fsb)         /* calculates rounddown(fsb, fs->fs_frag) */ \
722         ((fsb) &~ ((fs)->fs_frag - 1))
723
724 /*
725  * Determine the number of available frags given a
726  * percentage to hold in reserve.
727  */
728 #define freespace(fs, percentreserved) \
729         (blkstofrags((fs), (fs)->fs_cstotal.cs_nbfree) + \
730         (fs)->fs_cstotal.cs_nffree - \
731         (((off_t)((fs)->fs_dsize)) * (percentreserved) / 100))
732
733 /*
734  * Determining the size of a file block in the filesystem.
735  */
736 #define blksize(fs, ip, lbn) \
737         (((lbn) >= UFS_NDADDR || (ip)->i_size >= \
738             (uint64_t)smalllblktosize(fs, (lbn) + 1)) \
739             ? (fs)->fs_bsize \
740             : (fragroundup(fs, blkoff(fs, (ip)->i_size))))
741 #define sblksize(fs, size, lbn) \
742         (((lbn) >= UFS_NDADDR || (size) >= ((lbn) + 1) << (fs)->fs_bshift) \
743           ? (fs)->fs_bsize \
744           : (fragroundup(fs, blkoff(fs, (size)))))
745
746 /*
747  * Number of indirects in a filesystem block.
748  */
749 #define NINDIR(fs)      ((fs)->fs_nindir)
750
751 /*
752  * Indirect lbns are aligned on UFS_NDADDR addresses where single indirects
753  * are the negated address of the lowest lbn reachable, double indirects
754  * are this lbn - 1 and triple indirects are this lbn - 2.  This yields
755  * an unusual bit order to determine level.
756  */
757 static inline int
758 lbn_level(ufs_lbn_t lbn)
759 {
760         if (lbn >= 0)
761                 return 0;
762         switch (lbn & 0x3) {
763         case 0:
764                 return (0);
765         case 1:
766                 break;
767         case 2:
768                 return (2);
769         case 3:
770                 return (1);
771         default:
772                 break;
773         }
774         return (-1);
775 }
776
777 static inline ufs_lbn_t
778 lbn_offset(struct fs *fs, int level)
779 {
780         ufs_lbn_t res;
781
782         for (res = 1; level > 0; level--)
783                 res *= NINDIR(fs);
784         return (res);
785 }
786
787 /*
788  * Number of inodes in a secondary storage block/fragment.
789  */
790 #define INOPB(fs)       ((fs)->fs_inopb)
791 #define INOPF(fs)       ((fs)->fs_inopb >> (fs)->fs_fragshift)
792
793 /*
794  * Softdep journal record format.
795  */
796 #define JOP_UNKNOWN     0       /* JOP operation is unknown */
797 #define JOP_ADDREF      1       /* Add a reference to an inode. */
798 #define JOP_REMREF      2       /* Remove a reference from an inode. */
799 #define JOP_NEWBLK      3       /* Allocate a block. */
800 #define JOP_FREEBLK     4       /* Free a block or a tree of blocks. */
801 #define JOP_MVREF       5       /* Move a reference from one off to another. */
802 #define JOP_TRUNC       6       /* Partial truncation record. */
803 #define JOP_SYNC        7       /* fsync() complete record. */
804 #define JOP_NUMJOPTYPES 8
805 #define JOP_NAMES {     \
806         "unknown",      \
807         "JOP_ADDREF",   \
808         "JOP_REMREF",   \
809         "JOP_NEWBLK",   \
810         "JOP_FREEBLK",  \
811         "JOP_MVREF",    \
812         "JOP_TRUNC",    \
813         "JOP_SYNC" }
814 #define JOP_OPTYPE(op) \
815         (op) < JOP_NUMJOPTYPES ? joptype[op] : joptype[JOP_UNKNOWN]
816
817 #define JREC_SIZE       32      /* Record and segment header size. */
818
819 #define SUJ_MIN         (4 * 1024 * 1024)       /* Minimum journal size */
820 #define SUJ_FILE        ".sujournal"            /* Journal file name */
821
822 /*
823  * Size of the segment record header.  There is at most one for each disk
824  * block in the journal.  The segment header is followed by an array of
825  * records.  fsck depends on the first element in each record being 'op'
826  * and the second being 'ino'.  Segments may span multiple disk blocks but
827  * the header is present on each.
828  */
829 struct jsegrec {
830         uint64_t        jsr_seq;        /* Our sequence number */
831         uint64_t        jsr_oldest;     /* Oldest valid sequence number */
832         uint16_t        jsr_cnt;        /* Count of valid records */
833         uint16_t        jsr_blocks;     /* Count of device bsize blocks. */
834         uint32_t        jsr_crc;        /* 32bit crc of the valid space */
835         ufs_time_t      jsr_time;       /* timestamp for mount instance */
836 };
837
838 /*
839  * Reference record.  Records a single link count modification.
840  */
841 struct jrefrec {
842         uint32_t        jr_op;
843         uint32_t        jr_ino;
844         uint32_t        jr_parent;
845         uint16_t        jr_nlink;
846         uint16_t        jr_mode;
847         int64_t         jr_diroff;
848         uint64_t        jr_unused;
849 };
850
851 /*
852  * Move record.  Records a reference moving within a directory block.  The
853  * nlink is unchanged but we must search both locations.
854  */
855 struct jmvrec {
856         uint32_t        jm_op;
857         uint32_t        jm_ino;
858         uint32_t        jm_parent;
859         uint16_t        jm_unused;
860         int64_t         jm_oldoff;
861         int64_t         jm_newoff;
862 };
863
864 /*
865  * Block record.  A set of frags or tree of blocks starting at an indirect are
866  * freed or a set of frags are allocated.
867  */
868 struct jblkrec {
869         uint32_t        jb_op;
870         uint32_t        jb_ino;
871         ufs2_daddr_t    jb_blkno;
872         ufs_lbn_t       jb_lbn;
873         uint16_t        jb_frags;
874         uint16_t        jb_oldfrags;
875         uint32_t        jb_unused;
876 };
877
878 /*
879  * Truncation record.  Records a partial truncation so that it may be
880  * completed at check time.  Also used for sync records.
881  */
882 struct jtrncrec {
883         uint32_t        jt_op;
884         uint32_t        jt_ino;
885         int64_t         jt_size;
886         uint32_t        jt_extsize;
887         uint32_t        jt_pad[3];
888 };
889
890 union jrec {
891         struct jsegrec  rec_jsegrec;
892         struct jrefrec  rec_jrefrec;
893         struct jmvrec   rec_jmvrec;
894         struct jblkrec  rec_jblkrec;
895         struct jtrncrec rec_jtrncrec;
896 };
897
898 #ifdef CTASSERT
899 CTASSERT(sizeof(struct jsegrec) == JREC_SIZE);
900 CTASSERT(sizeof(struct jrefrec) == JREC_SIZE);
901 CTASSERT(sizeof(struct jmvrec) == JREC_SIZE);
902 CTASSERT(sizeof(struct jblkrec) == JREC_SIZE);
903 CTASSERT(sizeof(struct jtrncrec) == JREC_SIZE);
904 CTASSERT(sizeof(union jrec) == JREC_SIZE);
905 #endif
906
907 extern int inside[], around[];
908 extern uint8_t *fragtbl[];
909
910 /*
911  * IOCTLs used for filesystem write suspension.
912  */
913 #define UFSSUSPEND      _IOW('U', 1, fsid_t)
914 #define UFSRESUME       _IO('U', 2)
915
916 #endif