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  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-NetBSD
   5  *
   6  * Copyright (c) 2005 The NetBSD Foundation, Inc.
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * This code is derived from software contributed to The NetBSD Foundation
  10  * by Julio M. Merino Vidal, developed as part of Google's Summer of Code
  11  * 2005 program.
  12  *
  13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  14  * modification, are permitted provided that the following conditions
  15  * are met:
  16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE NETBSD FOUNDATION, INC. AND CONTRIBUTORS
  23  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED
  24  * TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  25  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR CONTRIBUTORS
  26  * BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  27  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  28  * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  29  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  30  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  31  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  32  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  33  */
  34
  35 /*
  36  * Efficient memory file system.
  37  *
  38  * tmpfs is a file system that uses FreeBSD's virtual memory
  39  * sub-system to store file data and metadata in an efficient way.
  40  * This means that it does not follow the structure of an on-disk file
  41  * system because it simply does not need to.  Instead, it uses
  42  * memory-specific data structures and algorithms to automatically
  43  * allocate and release resources.
  44  */
  45 #include <sys/cdefs.h>
  46 __FBSDID("$FreeBSD$");
  47
  48 #include <sys/param.h>
  49 #include <sys/systm.h>
  50 #include <sys/dirent.h>
  51 #include <sys/limits.h>
  52 #include <sys/lock.h>
  53 #include <sys/mount.h>
  54 #include <sys/mutex.h>
  55 #include <sys/proc.h>
  56 #include <sys/jail.h>
  57 #include <sys/kernel.h>
  58 #include <sys/rwlock.h>
  59 #include <sys/stat.h>
  60 #include <sys/sysctl.h>
  61 #include <sys/vnode.h>
  62
  63 #include <vm/vm.h>
  64 #include <vm/vm_object.h>
  65 #include <vm/vm_param.h>
  66
  67 #include <fs/tmpfs/tmpfs.h>
  68
  69 /*
  70  * Default permission for root node
  71  */
  72 #define TMPFS_DEFAULT_ROOT_MODE (S_IRWXU|S_IRGRP|S_IXGRP|S_IROTH|S_IXOTH)
  73
  74 MALLOC_DEFINE(M_TMPFSMNT, "tmpfs mount", "tmpfs mount structures");
  75 MALLOC_DEFINE(M_TMPFSNAME, "tmpfs name", "tmpfs file names");
  76
  77 static int      tmpfs_mount(struct mount *);
  78 static int      tmpfs_unmount(struct mount *, int);
  79 static int      tmpfs_root(struct mount *, int flags, struct vnode **);
  80 static int      tmpfs_fhtovp(struct mount *, struct fid *, int,
  81                     struct vnode **);
  82 static int      tmpfs_statfs(struct mount *, struct statfs *);
  83 static void     tmpfs_susp_clean(struct mount *);
  84
  85 static const char *tmpfs_opts[] = {
  86         "from", "size", "maxfilesize", "inodes", "uid", "gid", "mode", "export",
  87         "union", "nonc", NULL
  88 };
  89
  90 static const char *tmpfs_updateopts[] = {
  91         "from", "export", NULL
  92 };
  93
  94 static int
  95 tmpfs_node_ctor(void *mem, int size, void *arg, int flags)
  96 {
  97         struct tmpfs_node *node = (struct tmpfs_node *)mem;
  98
  99         node->tn_gen++;
 100         node->tn_size = 0;
 101         node->tn_status = 0;
 102         node->tn_flags = 0;
 103         node->tn_links = 0;
 104         node->tn_vnode = NULL;
 105         node->tn_vpstate = 0;
 106
 107         return (0);
 108 }
 109
 110 static void
 111 tmpfs_node_dtor(void *mem, int size, void *arg)
 112 {
 113         struct tmpfs_node *node = (struct tmpfs_node *)mem;
 114         node->tn_type = VNON;
 115 }
 116
 117 static int
 118 tmpfs_node_init(void *mem, int size, int flags)
 119 {
 120         struct tmpfs_node *node = (struct tmpfs_node *)mem;
 121         node->tn_id = 0;
 122
 123         mtx_init(&node->tn_interlock, "tmpfs node interlock", NULL, MTX_DEF);
 124         node->tn_gen = arc4random();
 125
 126         return (0);
 127 }
 128
 129 static void
 130 tmpfs_node_fini(void *mem, int size)
 131 {
 132         struct tmpfs_node *node = (struct tmpfs_node *)mem;
 133
 134         mtx_destroy(&node->tn_interlock);
 135 }
 136
 137 static int
 138 tmpfs_mount(struct mount *mp)
 139 {
 140         const size_t nodes_per_page = howmany(PAGE_SIZE,
 141             sizeof(struct tmpfs_dirent) + sizeof(struct tmpfs_node));
 142         struct tmpfs_mount *tmp;
 143         struct tmpfs_node *root;
 144         int error;
 145         bool nonc;
 146         /* Size counters. */
 147         u_quad_t pages;
 148         off_t nodes_max, size_max, maxfilesize;
 149
 150         /* Root node attributes. */
 151         uid_t root_uid;
 152         gid_t root_gid;
 153         mode_t root_mode;
 154
 155         struct vattr va;
 156
 157         if (vfs_filteropt(mp->mnt_optnew, tmpfs_opts))
 158                 return (EINVAL);
 159
 160         if (mp->mnt_flag & MNT_UPDATE) {
 161                 /* Only support update mounts for certain options. */
 162                 if (vfs_filteropt(mp->mnt_optnew, tmpfs_updateopts) != 0)
 163                         return (EOPNOTSUPP);
 164                 if (vfs_flagopt(mp->mnt_optnew, "ro", NULL, 0) !=
 165                     ((struct tmpfs_mount *)mp->mnt_data)->tm_ronly)
 166                         return (EOPNOTSUPP);
 167                 return (0);
 168         }
 169
 170         vn_lock(mp->mnt_vnodecovered, LK_SHARED | LK_RETRY);
 171         error = VOP_GETATTR(mp->mnt_vnodecovered, &va, mp->mnt_cred);
 172         VOP_UNLOCK(mp->mnt_vnodecovered, 0);
 173         if (error)
 174                 return (error);
 175
 176         if (mp->mnt_cred->cr_ruid != 0 ||
 177             vfs_scanopt(mp->mnt_optnew, "gid", "%d", &root_gid) != 1)
 178                 root_gid = va.va_gid;
 179         if (mp->mnt_cred->cr_ruid != 0 ||
 180             vfs_scanopt(mp->mnt_optnew, "uid", "%d", &root_uid) != 1)
 181                 root_uid = va.va_uid;
 182         if (mp->mnt_cred->cr_ruid != 0 ||
 183             vfs_scanopt(mp->mnt_optnew, "mode", "%ho", &root_mode) != 1)
 184                 root_mode = va.va_mode;
 185         if (vfs_getopt_size(mp->mnt_optnew, "inodes", &nodes_max) != 0)
 186                 nodes_max = 0;
 187         if (vfs_getopt_size(mp->mnt_optnew, "size", &size_max) != 0)
 188                 size_max = 0;
 189         if (vfs_getopt_size(mp->mnt_optnew, "maxfilesize", &maxfilesize) != 0)
 190                 maxfilesize = 0;
 191         nonc = vfs_getopt(mp->mnt_optnew, "nonc", NULL, NULL) == 0;
 192
 193         /* Do not allow mounts if we do not have enough memory to preserve
 194          * the minimum reserved pages. */
 195         if (tmpfs_mem_avail() < TMPFS_PAGES_MINRESERVED)
 196                 return (ENOSPC);
 197
 198         /* Get the maximum number of memory pages this file system is
 199          * allowed to use, based on the maximum size the user passed in
 200          * the mount structure.  A value of zero is treated as if the
 201          * maximum available space was requested. */
 202         if (size_max == 0 || size_max > OFF_MAX - PAGE_SIZE ||
 203             (SIZE_MAX < OFF_MAX && size_max / PAGE_SIZE >= SIZE_MAX))
 204                 pages = SIZE_MAX;
 205         else {
 206                 size_max = roundup(size_max, PAGE_SIZE);
 207                 pages = howmany(size_max, PAGE_SIZE);
 208         }
 209         MPASS(pages > 0);
 210
 211         if (nodes_max <= 3) {
 212                 if (pages < INT_MAX / nodes_per_page)
 213                         nodes_max = pages * nodes_per_page;
 214                 else
 215                         nodes_max = INT_MAX;
 216         }
 217         if (nodes_max > INT_MAX)
 218                 nodes_max = INT_MAX;
 219         MPASS(nodes_max >= 3);
 220
 221         /* Allocate the tmpfs mount structure and fill it. */
 222         tmp = (struct tmpfs_mount *)malloc(sizeof(struct tmpfs_mount),
 223             M_TMPFSMNT, M_WAITOK | M_ZERO);
 224
 225         mtx_init(&tmp->tm_allnode_lock, "tmpfs allnode lock", NULL, MTX_DEF);
 226         tmp->tm_nodes_max = nodes_max;
 227         tmp->tm_nodes_inuse = 0;
 228         tmp->tm_refcount = 1;
 229         tmp->tm_maxfilesize = maxfilesize > 0 ? maxfilesize : OFF_MAX;
 230         LIST_INIT(&tmp->tm_nodes_used);
 231
 232         tmp->tm_pages_max = pages;
 233         tmp->tm_pages_used = 0;
 234         new_unrhdr64(&tmp->tm_ino_unr, 2);
 235         tmp->tm_dirent_pool = uma_zcreate("TMPFS dirent",
 236             sizeof(struct tmpfs_dirent), NULL, NULL, NULL, NULL,
 237             UMA_ALIGN_PTR, 0);
 238         tmp->tm_node_pool = uma_zcreate("TMPFS node",
 239             sizeof(struct tmpfs_node), tmpfs_node_ctor, tmpfs_node_dtor,
 240             tmpfs_node_init, tmpfs_node_fini, UMA_ALIGN_PTR, 0);
 241         tmp->tm_ronly = (mp->mnt_flag & MNT_RDONLY) != 0;
 242         tmp->tm_nonc = nonc;
 243
 244         /* Allocate the root node. */
 245         error = tmpfs_alloc_node(mp, tmp, VDIR, root_uid, root_gid,
 246             root_mode & ALLPERMS, NULL, NULL, VNOVAL, &root);
 247
 248         if (error != 0 || root == NULL) {
 249                 uma_zdestroy(tmp->tm_node_pool);
 250                 uma_zdestroy(tmp->tm_dirent_pool);
 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
 346         mtx_destroy(&tmp->tm_allnode_lock);
 347         MPASS(tmp->tm_pages_used == 0);
 348         MPASS(tmp->tm_nodes_inuse == 0);
 349
 350         free(tmp, M_TMPFSMNT);
 351 }
 352
 353 static int
 354 tmpfs_root(struct mount *mp, int flags, struct vnode **vpp)
 355 {
 356         int error;
 357
 358         error = tmpfs_alloc_vp(mp, VFS_TO_TMPFS(mp)->tm_root, flags, vpp);
 359         if (error == 0)
 360                 (*vpp)->v_vflag |= VV_ROOT;
 361         return (error);
 362 }
 363
 364 static int
 365 tmpfs_fhtovp(struct mount *mp, struct fid *fhp, int flags,
 366     struct vnode **vpp)
 367 {
 368         struct tmpfs_fid *tfhp;
 369         struct tmpfs_mount *tmp;
 370         struct tmpfs_node *node;
 371         int error;
 372
 373         tmp = VFS_TO_TMPFS(mp);
 374
 375         tfhp = (struct tmpfs_fid *)fhp;
 376         if (tfhp->tf_len != sizeof(struct tmpfs_fid))
 377                 return (EINVAL);
 378
 379         if (tfhp->tf_id >= tmp->tm_nodes_max)
 380                 return (EINVAL);
 381
 382         TMPFS_LOCK(tmp);
 383         LIST_FOREACH(node, &tmp->tm_nodes_used, tn_entries) {
 384                 if (node->tn_id == tfhp->tf_id &&
 385                     node->tn_gen == tfhp->tf_gen) {
 386                         tmpfs_ref_node(node);
 387                         break;
 388                 }
 389         }
 390         TMPFS_UNLOCK(tmp);
 391
 392         if (node != NULL) {
 393                 error = tmpfs_alloc_vp(mp, node, LK_EXCLUSIVE, vpp);
 394                 tmpfs_free_node(tmp, node);
 395         } else
 396                 error = EINVAL;
 397         return (error);
 398 }
 399
 400 /* ARGSUSED2 */
 401 static int
 402 tmpfs_statfs(struct mount *mp, struct statfs *sbp)
 403 {
 404         struct tmpfs_mount *tmp;
 405         size_t used;
 406
 407         tmp = VFS_TO_TMPFS(mp);
 408
 409         sbp->f_iosize = PAGE_SIZE;
 410         sbp->f_bsize = PAGE_SIZE;
 411
 412         used = tmpfs_pages_used(tmp);
 413         if (tmp->tm_pages_max != ULONG_MAX)
 414                  sbp->f_blocks = tmp->tm_pages_max;
 415         else
 416                  sbp->f_blocks = used + tmpfs_mem_avail();
 417         if (sbp->f_blocks <= used)
 418                 sbp->f_bavail = 0;
 419         else
 420                 sbp->f_bavail = sbp->f_blocks - used;
 421         sbp->f_bfree = sbp->f_bavail;
 422         used = tmp->tm_nodes_inuse;
 423         sbp->f_files = tmp->tm_nodes_max;
 424         if (sbp->f_files <= used)
 425                 sbp->f_ffree = 0;
 426         else
 427                 sbp->f_ffree = sbp->f_files - used;
 428         /* sbp->f_owner = tmp->tn_uid; */
 429
 430         return 0;
 431 }
 432
 433 static int
 434 tmpfs_sync(struct mount *mp, int waitfor)
 435 {
 436         struct vnode *vp, *mvp;
 437         struct vm_object *obj;
 438
 439         if (waitfor == MNT_SUSPEND) {
 440                 MNT_ILOCK(mp);
 441                 mp->mnt_kern_flag |= MNTK_SUSPEND2 | MNTK_SUSPENDED;
 442                 MNT_IUNLOCK(mp);
 443         } else if (waitfor == MNT_LAZY) {
 444                 /*
 445                  * Handle lazy updates of mtime from writes to mmaped
 446                  * regions.  Use MNT_VNODE_FOREACH_ALL instead of
 447                  * MNT_VNODE_FOREACH_ACTIVE, since unmap of the
 448                  * tmpfs-backed vnode does not call vinactive(), due
 449                  * to vm object type is OBJT_SWAP.
 450                  */
 451                 MNT_VNODE_FOREACH_ALL(vp, mp, mvp) {
 452                         if (vp->v_type != VREG) {
 453                                 VI_UNLOCK(vp);
 454                                 continue;
 455                         }
 456                         obj = vp->v_object;
 457                         KASSERT((obj->flags & (OBJ_TMPFS_NODE | OBJ_TMPFS)) ==
 458                             (OBJ_TMPFS_NODE | OBJ_TMPFS), ("non-tmpfs obj"));
 459
 460                         /*
 461                          * Unlocked read, avoid taking vnode lock if
 462                          * not needed.  Lost update will be handled on
 463                          * the next call.
 464                          */
 465                         if ((obj->flags & OBJ_TMPFS_DIRTY) == 0) {
 466                                 VI_UNLOCK(vp);
 467                                 continue;
 468                         }
 469                         if (vget(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY | LK_INTERLOCK,
 470                             curthread) != 0)
 471                                 continue;
 472                         tmpfs_check_mtime(vp);
 473                         vput(vp);
 474                 }
 475         }
 476         return (0);
 477 }
 478
 479 /*
 480  * The presence of a susp_clean method tells the VFS to track writes.
 481  */
 482 static void
 483 tmpfs_susp_clean(struct mount *mp __unused)
 484 {
 485 }
 486
 487 /*
 488  * tmpfs vfs operations.
 489  */
 490
 491 struct vfsops tmpfs_vfsops = {
 492         .vfs_mount =                    tmpfs_mount,
 493         .vfs_unmount =                  tmpfs_unmount,
 494         .vfs_root =                     tmpfs_root,
 495         .vfs_statfs =                   tmpfs_statfs,
 496         .vfs_fhtovp =                   tmpfs_fhtovp,
 497         .vfs_sync =                     tmpfs_sync,
 498         .vfs_susp_clean =               tmpfs_susp_clean,
 499 };
 500 VFS_SET(tmpfs_vfsops, tmpfs, VFCF_JAIL);