sys/dev/md/md.c

   1 /*-
   2  * ----------------------------------------------------------------------------
   3  * "THE BEER-WARE LICENSE" (Revision 42):
   4  * <phk@FreeBSD.ORG> wrote this file.  As long as you retain this notice you
   5  * can do whatever you want with this stuff. If we meet some day, and you think
   6  * this stuff is worth it, you can buy me a beer in return.   Poul-Henning Kamp
   7  * ----------------------------------------------------------------------------
   8  *
   9  * $FreeBSD$
  10  *
  11  */
  12
  13 /*-
  14  * The following functions are based in the vn(4) driver: mdstart_swap(),
  15  * mdstart_vnode(), mdcreate_swap(), mdcreate_vnode() and mddestroy(),
  16  * and as such under the following copyright:
  17  *
  18  * Copyright (c) 1988 University of Utah.
  19  * Copyright (c) 1990, 1993
  20  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
  21  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
  22  * All rights reserved.
  23  *
  24  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
  25  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  26  * Science Department.
  27  *
  28  * Portions of this software were developed by Konstantin Belousov
  29  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
  30  *
  31  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  32  * modification, are permitted provided that the following conditions
  33  * are met:
  34  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  35  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  36  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  37  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  38  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  39  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  40  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  41  *    without specific prior written permission.
  42  *
  43  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  44  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  45  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  46  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  47  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  48  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  49  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  50  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  51  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  52  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  53  * SUCH DAMAGE.
  54  *
  55  * from: Utah Hdr: vn.c 1.13 94/04/02
  56  *
  57  *      from: @(#)vn.c  8.6 (Berkeley) 4/1/94
  58  * From: src/sys/dev/vn/vn.c,v 1.122 2000/12/16 16:06:03
  59  */
  60
  61 #include "opt_geom.h"
  62 #include "opt_md.h"
  63
  64 #include <sys/param.h>
  65 #include <sys/systm.h>
  66 #include <sys/bio.h>
  67 #include <sys/buf.h>
  68 #include <sys/conf.h>
  69 #include <sys/devicestat.h>
  70 #include <sys/fcntl.h>
  71 #include <sys/kernel.h>
  72 #include <sys/kthread.h>
  73 #include <sys/limits.h>
  74 #include <sys/linker.h>
  75 #include <sys/lock.h>
  76 #include <sys/malloc.h>
  77 #include <sys/mdioctl.h>
  78 #include <sys/mount.h>
  79 #include <sys/mutex.h>
  80 #include <sys/sx.h>
  81 #include <sys/namei.h>
  82 #include <sys/proc.h>
  83 #include <sys/queue.h>
  84 #include <sys/rwlock.h>
  85 #include <sys/sbuf.h>
  86 #include <sys/sched.h>
  87 #include <sys/sf_buf.h>
  88 #include <sys/sysctl.h>
  89 #include <sys/vnode.h>
  90
  91 #include <geom/geom.h>
  92
  93 #include <vm/vm.h>
  94 #include <vm/vm_param.h>
  95 #include <vm/vm_object.h>
  96 #include <vm/vm_page.h>
  97 #include <vm/vm_pager.h>
  98 #include <vm/swap_pager.h>
  99 #include <vm/uma.h>
 100
 101 #define MD_MODVER 1
 102
 103 #define MD_SHUTDOWN     0x10000         /* Tell worker thread to terminate. */
 104 #define MD_EXITING      0x20000         /* Worker thread is exiting. */
 105
 106 #ifndef MD_NSECT
 107 #define MD_NSECT (10000 * 2)
 108 #endif
 109
 110 static MALLOC_DEFINE(M_MD, "md_disk", "Memory Disk");
 111 static MALLOC_DEFINE(M_MDSECT, "md_sectors", "Memory Disk Sectors");
 112
 113 static int md_debug;
 114 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, mddebug, CTLFLAG_RW, &md_debug, 0,
 115     "Enable md(4) debug messages");
 116 static int md_malloc_wait;
 117 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, md_malloc_wait, CTLFLAG_RW, &md_malloc_wait, 0,
 118     "Allow malloc to wait for memory allocations");
 119
 120 #if defined(MD_ROOT) && !defined(MD_ROOT_FSTYPE)
 121 #define MD_ROOT_FSTYPE  "ufs"
 122 #endif
 123
 124 #if defined(MD_ROOT) && defined(MD_ROOT_SIZE)
 125 /*
 126  * Preloaded image gets put here.
 127  * Applications that patch the object with the image can determine
 128  * the size looking at the start and end markers (strings),
 129  * so we want them contiguous.
 130  */
 131 static struct {
 132         u_char start[MD_ROOT_SIZE*1024];
 133         u_char end[128];
 134 } mfs_root = {
 135         .start = "MFS Filesystem goes here",
 136         .end = "MFS Filesystem had better STOP here",
 137 };
 138 #endif
 139
 140 static g_init_t g_md_init;
 141 static g_fini_t g_md_fini;
 142 static g_start_t g_md_start;
 143 static g_access_t g_md_access;
 144 static void g_md_dumpconf(struct sbuf *sb, const char *indent,
 145     struct g_geom *gp, struct g_consumer *cp __unused, struct g_provider *pp);
 146
 147 static struct cdev *status_dev = 0;
 148 static struct sx md_sx;
 149 static struct unrhdr *md_uh;
 150
 151 static d_ioctl_t mdctlioctl;
 152
 153 static struct cdevsw mdctl_cdevsw = {
 154         .d_version =    D_VERSION,
 155         .d_ioctl =      mdctlioctl,
 156         .d_name =       MD_NAME,
 157 };
 158
 159 struct g_class g_md_class = {
 160         .name = "MD",
 161         .version = G_VERSION,
 162         .init = g_md_init,
 163         .fini = g_md_fini,
 164         .start = g_md_start,
 165         .access = g_md_access,
 166         .dumpconf = g_md_dumpconf,
 167 };
 168
 169 DECLARE_GEOM_CLASS(g_md_class, g_md);
 170
 171
 172 static LIST_HEAD(, md_s) md_softc_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(md_softc_list);
 173
 174 #define NINDIR  (PAGE_SIZE / sizeof(uintptr_t))
 175 #define NMASK   (NINDIR-1)
 176 static int nshift;
 177
 178 static int md_vnode_pbuf_freecnt;
 179
 180 struct indir {
 181         uintptr_t       *array;
 182         u_int           total;
 183         u_int           used;
 184         u_int           shift;
 185 };
 186
 187 struct md_s {
 188         int unit;
 189         LIST_ENTRY(md_s) list;
 190         struct bio_queue_head bio_queue;
 191         struct mtx queue_mtx;
 192         struct mtx stat_mtx;
 193         struct cdev *dev;
 194         enum md_types type;
 195         off_t mediasize;
 196         unsigned sectorsize;
 197         unsigned opencount;
 198         unsigned fwheads;
 199         unsigned fwsectors;
 200         unsigned flags;
 201         char name[20];
 202         struct proc *procp;
 203         struct g_geom *gp;
 204         struct g_provider *pp;
 205         int (*start)(struct md_s *sc, struct bio *bp);
 206         struct devstat *devstat;
 207
 208         /* MD_MALLOC related fields */
 209         struct indir *indir;
 210         uma_zone_t uma;
 211
 212         /* MD_PRELOAD related fields */
 213         u_char *pl_ptr;
 214         size_t pl_len;
 215
 216         /* MD_VNODE related fields */
 217         struct vnode *vnode;
 218         char file[PATH_MAX];
 219         struct ucred *cred;
 220
 221         /* MD_SWAP related fields */
 222         vm_object_t object;
 223 };
 224
 225 static struct indir *
 226 new_indir(u_int shift)
 227 {
 228         struct indir *ip;
 229
 230         ip = malloc(sizeof *ip, M_MD, (md_malloc_wait ? M_WAITOK : M_NOWAIT)
 231             | M_ZERO);
 232         if (ip == NULL)
 233                 return (NULL);
 234         ip->array = malloc(sizeof(uintptr_t) * NINDIR,
 235             M_MDSECT, (md_malloc_wait ? M_WAITOK : M_NOWAIT) | M_ZERO);
 236         if (ip->array == NULL) {
 237                 free(ip, M_MD);
 238                 return (NULL);
 239         }
 240         ip->total = NINDIR;
 241         ip->shift = shift;
 242         return (ip);
 243 }
 244
 245 static void
 246 del_indir(struct indir *ip)
 247 {
 248
 249         free(ip->array, M_MDSECT);
 250         free(ip, M_MD);
 251 }
 252
 253 static void
 254 destroy_indir(struct md_s *sc, struct indir *ip)
 255 {
 256         int i;
 257
 258         for (i = 0; i < NINDIR; i++) {
 259                 if (!ip->array[i])
 260                         continue;
 261                 if (ip->shift)
 262                         destroy_indir(sc, (struct indir*)(ip->array[i]));
 263                 else if (ip->array[i] > 255)
 264                         uma_zfree(sc->uma, (void *)(ip->array[i]));
 265         }
 266         del_indir(ip);
 267 }
 268
 269 /*
 270  * This function does the math and allocates the top level "indir" structure
 271  * for a device of "size" sectors.
 272  */
 273
 274 static struct indir *
 275 dimension(off_t size)
 276 {
 277         off_t rcnt;
 278         struct indir *ip;
 279         int layer;
 280
 281         rcnt = size;
 282         layer = 0;
 283         while (rcnt > NINDIR) {
 284                 rcnt /= NINDIR;
 285                 layer++;
 286         }
 287
 288         /*
 289          * XXX: the top layer is probably not fully populated, so we allocate
 290          * too much space for ip->array in here.
 291          */
 292         ip = malloc(sizeof *ip, M_MD, M_WAITOK | M_ZERO);
 293         ip->array = malloc(sizeof(uintptr_t) * NINDIR,
 294             M_MDSECT, M_WAITOK | M_ZERO);
 295         ip->total = NINDIR;
 296         ip->shift = layer * nshift;
 297         return (ip);
 298 }
 299
 300 /*
 301  * Read a given sector
 302  */
 303
 304 static uintptr_t
 305 s_read(struct indir *ip, off_t offset)
 306 {
 307         struct indir *cip;
 308         int idx;
 309         uintptr_t up;
 310
 311         if (md_debug > 1)
 312                 printf("s_read(%jd)\n", (intmax_t)offset);
 313         up = 0;
 314         for (cip = ip; cip != NULL;) {
 315                 if (cip->shift) {
 316                         idx = (offset >> cip->shift) & NMASK;
 317                         up = cip->array[idx];
 318                         cip = (struct indir *)up;
 319                         continue;
 320                 }
 321                 idx = offset & NMASK;
 322                 return (cip->array[idx]);
 323         }
 324         return (0);
 325 }
 326
 327 /*
 328  * Write a given sector, prune the tree if the value is 0
 329  */
 330
 331 static int
 332 s_write(struct indir *ip, off_t offset, uintptr_t ptr)
 333 {
 334         struct indir *cip, *lip[10];
 335         int idx, li;
 336         uintptr_t up;
 337
 338         if (md_debug > 1)
 339                 printf("s_write(%jd, %p)\n", (intmax_t)offset, (void *)ptr);
 340         up = 0;
 341         li = 0;
 342         cip = ip;
 343         for (;;) {
 344                 lip[li++] = cip;
 345                 if (cip->shift) {
 346                         idx = (offset >> cip->shift) & NMASK;
 347                         up = cip->array[idx];
 348                         if (up != 0) {
 349                                 cip = (struct indir *)up;
 350                                 continue;
 351                         }
 352                         /* Allocate branch */
 353                         cip->array[idx] =
 354                             (uintptr_t)new_indir(cip->shift - nshift);
 355                         if (cip->array[idx] == 0)
 356                                 return (ENOSPC);
 357                         cip->used++;
 358                         up = cip->array[idx];
 359                         cip = (struct indir *)up;
 360                         continue;
 361                 }
 362                 /* leafnode */
 363                 idx = offset & NMASK;
 364                 up = cip->array[idx];
 365                 if (up != 0)
 366                         cip->used--;
 367                 cip->array[idx] = ptr;
 368                 if (ptr != 0)
 369                         cip->used++;
 370                 break;
 371         }
 372         if (cip->used != 0 || li == 1)
 373                 return (0);
 374         li--;
 375         while (cip->used == 0 && cip != ip) {
 376                 li--;
 377                 idx = (offset >> lip[li]->shift) & NMASK;
 378                 up = lip[li]->array[idx];
 379                 KASSERT(up == (uintptr_t)cip, ("md screwed up"));
 380                 del_indir(cip);
 381                 lip[li]->array[idx] = 0;
 382                 lip[li]->used--;
 383                 cip = lip[li];
 384         }
 385         return (0);
 386 }
 387
 388
 389 static int
 390 g_md_access(struct g_provider *pp, int r, int w, int e)
 391 {
 392         struct md_s *sc;
 393
 394         sc = pp->geom->softc;
 395         if (sc == NULL) {
 396                 if (r <= 0 && w <= 0 && e <= 0)
 397                         return (0);
 398                 return (ENXIO);
 399         }
 400         r += pp->acr;
 401         w += pp->acw;
 402         e += pp->ace;
 403         if ((sc->flags & MD_READONLY) != 0 && w > 0)
 404                 return (EROFS);
 405         if ((pp->acr + pp->acw + pp->ace) == 0 && (r + w + e) > 0) {
 406                 sc->opencount = 1;
 407         } else if ((pp->acr + pp->acw + pp->ace) > 0 && (r + w + e) == 0) {
 408                 sc->opencount = 0;
 409         }
 410         return (0);
 411 }
 412
 413 static void
 414 g_md_start(struct bio *bp)
 415 {
 416         struct md_s *sc;
 417
 418         sc = bp->bio_to->geom->softc;
 419         if ((bp->bio_cmd == BIO_READ) || (bp->bio_cmd == BIO_WRITE)) {
 420                 mtx_lock(&sc->stat_mtx);
 421                 devstat_start_transaction_bio(sc->devstat, bp);
 422                 mtx_unlock(&sc->stat_mtx);
 423         }
 424         mtx_lock(&sc->queue_mtx);
 425         bioq_disksort(&sc->bio_queue, bp);
 426         mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
 427         wakeup(sc);
 428 }
 429
 430 #define MD_MALLOC_MOVE_ZERO     1
 431 #define MD_MALLOC_MOVE_FILL     2
 432 #define MD_MALLOC_MOVE_READ     3
 433 #define MD_MALLOC_MOVE_WRITE    4
 434 #define MD_MALLOC_MOVE_CMP      5
 435
 436 static int
 437 md_malloc_move(vm_page_t **mp, int *ma_offs, unsigned sectorsize,
 438     void *ptr, u_char fill, int op)
 439 {
 440         struct sf_buf *sf;
 441         vm_page_t m, *mp1;
 442         char *p, first;
 443         off_t *uc;
 444         unsigned n;
 445         int error, i, ma_offs1, sz, first_read;
 446
 447         m = NULL;
 448         error = 0;
 449         sf = NULL;
 450         /* if (op == MD_MALLOC_MOVE_CMP) { gcc */
 451                 first = 0;
 452                 first_read = 0;
 453                 uc = ptr;
 454                 mp1 = *mp;
 455                 ma_offs1 = *ma_offs;
 456         /* } */
 457         sched_pin();
 458         for (n = sectorsize; n != 0; n -= sz) {
 459                 sz = imin(PAGE_SIZE - *ma_offs, n);
 460                 if (m != **mp) {
 461                         if (sf != NULL)
 462                                 sf_buf_free(sf);
 463                         m = **mp;
 464                         sf = sf_buf_alloc(m, SFB_CPUPRIVATE |
 465                             (md_malloc_wait ? 0 : SFB_NOWAIT));
 466                         if (sf == NULL) {
 467                                 error = ENOMEM;
 468                                 break;
 469                         }
 470                 }
 471                 p = (char *)sf_buf_kva(sf) + *ma_offs;
 472                 switch (op) {
 473                 case MD_MALLOC_MOVE_ZERO:
 474                         bzero(p, sz);
 475                         break;
 476                 case MD_MALLOC_MOVE_FILL:
 477                         memset(p, fill, sz);
 478                         break;
 479                 case MD_MALLOC_MOVE_READ:
 480                         bcopy(ptr, p, sz);
 481                         cpu_flush_dcache(p, sz);
 482                         break;
 483                 case MD_MALLOC_MOVE_WRITE:
 484                         bcopy(p, ptr, sz);
 485                         break;
 486                 case MD_MALLOC_MOVE_CMP:
 487                         for (i = 0; i < sz; i++, p++) {
 488                                 if (!first_read) {
 489                                         *uc = (u_char)*p;
 490                                         first = *p;
 491                                         first_read = 1;
 492                                 } else if (*p != first) {
 493                                         error = EDOOFUS;
 494                                         break;
 495                                 }
 496                         }
 497                         break;
 498                 default:
 499                         KASSERT(0, ("md_malloc_move unknown op %d\n", op));
 500                         break;
 501                 }
 502                 if (error != 0)
 503                         break;
 504                 *ma_offs += sz;
 505                 *ma_offs %= PAGE_SIZE;
 506                 if (*ma_offs == 0)
 507                         (*mp)++;
 508                 ptr = (char *)ptr + sz;
 509         }
 510
 511         if (sf != NULL)
 512                 sf_buf_free(sf);
 513         sched_unpin();
 514         if (op == MD_MALLOC_MOVE_CMP && error != 0) {
 515                 *mp = mp1;
 516                 *ma_offs = ma_offs1;
 517         }
 518         return (error);
 519 }
 520
 521 static int
 522 mdstart_malloc(struct md_s *sc, struct bio *bp)
 523 {
 524         u_char *dst;
 525         vm_page_t *m;
 526         int i, error, error1, ma_offs, notmapped;
 527         off_t secno, nsec, uc;
 528         uintptr_t sp, osp;
 529
 530         switch (bp->bio_cmd) {
 531         case BIO_READ:
 532         case BIO_WRITE:
 533         case BIO_DELETE:
 534                 break;
 535         default:
 536                 return (EOPNOTSUPP);
 537         }
 538
 539         notmapped = (bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0;
 540         if (notmapped) {
 541                 m = bp->bio_ma;
 542                 ma_offs = bp->bio_ma_offset;
 543                 dst = NULL;
 544         } else {
 545                 dst = bp->bio_data;
 546         }
 547
 548         nsec = bp->bio_length / sc->sectorsize;
 549         secno = bp->bio_offset / sc->sectorsize;
 550         error = 0;
 551         while (nsec--) {
 552                 osp = s_read(sc->indir, secno);
 553                 if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE) {
 554                         if (osp != 0)
 555                                 error = s_write(sc->indir, secno, 0);
 556                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_READ) {
 557                         if (osp == 0) {
 558                                 if (notmapped) {
 559                                         error = md_malloc_move(&m, &ma_offs,
 560                                             sc->sectorsize, NULL, 0,
 561                                             MD_MALLOC_MOVE_ZERO);
 562                                 } else
 563                                         bzero(dst, sc->sectorsize);
 564                         } else if (osp <= 255) {
 565                                 if (notmapped) {
 566                                         error = md_malloc_move(&m, &ma_offs,
 567                                             sc->sectorsize, NULL, osp,
 568                                             MD_MALLOC_MOVE_FILL);
 569                                 } else
 570                                         memset(dst, osp, sc->sectorsize);
 571                         } else {
 572                                 if (notmapped) {
 573                                         error = md_malloc_move(&m, &ma_offs,
 574                                             sc->sectorsize, (void *)osp, 0,
 575                                             MD_MALLOC_MOVE_READ);
 576                                 } else {
 577                                         bcopy((void *)osp, dst, sc->sectorsize);
 578                                         cpu_flush_dcache(dst, sc->sectorsize);
 579                                 }
 580                         }
 581                         osp = 0;
 582                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE) {
 583                         if (sc->flags & MD_COMPRESS) {
 584                                 if (notmapped) {
 585                                         error1 = md_malloc_move(&m, &ma_offs,
 586                                             sc->sectorsize, &uc, 0,
 587                                             MD_MALLOC_MOVE_CMP);
 588                                         i = error1 == 0 ? sc->sectorsize : 0;
 589                                 } else {
 590                                         uc = dst[0];
 591                                         for (i = 1; i < sc->sectorsize; i++) {
 592                                                 if (dst[i] != uc)
 593                                                         break;
 594                                         }
 595                                 }
 596                         } else {
 597                                 i = 0;
 598                                 uc = 0;
 599                         }
 600                         if (i == sc->sectorsize) {
 601                                 if (osp != uc)
 602                                         error = s_write(sc->indir, secno, uc);
 603                         } else {
 604                                 if (osp <= 255) {
 605                                         sp = (uintptr_t)uma_zalloc(sc->uma,
 606                                             md_malloc_wait ? M_WAITOK :
 607                                             M_NOWAIT);
 608                                         if (sp == 0) {
 609                                                 error = ENOSPC;
 610                                                 break;
 611                                         }
 612                                         if (notmapped) {
 613                                                 error = md_malloc_move(&m,
 614                                                     &ma_offs, sc->sectorsize,
 615                                                     (void *)sp, 0,
 616                                                     MD_MALLOC_MOVE_WRITE);
 617                                         } else {
 618                                                 bcopy(dst, (void *)sp,
 619                                                     sc->sectorsize);
 620                                         }
 621                                         error = s_write(sc->indir, secno, sp);
 622                                 } else {
 623                                         if (notmapped) {
 624                                                 error = md_malloc_move(&m,
 625                                                     &ma_offs, sc->sectorsize,
 626                                                     (void *)osp, 0,
 627                                                     MD_MALLOC_MOVE_WRITE);
 628                                         } else {
 629                                                 bcopy(dst, (void *)osp,
 630                                                     sc->sectorsize);
 631                                         }
 632                                         osp = 0;
 633                                 }
 634                         }
 635                 } else {
 636                         error = EOPNOTSUPP;
 637                 }
 638                 if (osp > 255)
 639                         uma_zfree(sc->uma, (void*)osp);
 640                 if (error != 0)
 641                         break;
 642                 secno++;
 643                 if (!notmapped)
 644                         dst += sc->sectorsize;
 645         }
 646         bp->bio_resid = 0;
 647         return (error);
 648 }
 649
 650 static int
 651 mdstart_preload(struct md_s *sc, struct bio *bp)
 652 {
 653
 654         switch (bp->bio_cmd) {
 655         case BIO_READ:
 656                 bcopy(sc->pl_ptr + bp->bio_offset, bp->bio_data,
 657                     bp->bio_length);
 658                 cpu_flush_dcache(bp->bio_data, bp->bio_length);
 659                 break;
 660         case BIO_WRITE:
 661                 bcopy(bp->bio_data, sc->pl_ptr + bp->bio_offset,
 662                     bp->bio_length);
 663                 break;
 664         }
 665         bp->bio_resid = 0;
 666         return (0);
 667 }
 668
 669 static int
 670 mdstart_vnode(struct md_s *sc, struct bio *bp)
 671 {
 672         int error;
 673         struct uio auio;
 674         struct iovec aiov;
 675         struct mount *mp;
 676         struct vnode *vp;
 677         struct buf *pb;
 678         struct thread *td;
 679         off_t end, zerosize;
 680
 681         switch (bp->bio_cmd) {
 682         case BIO_READ:
 683         case BIO_WRITE:
 684         case BIO_DELETE:
 685         case BIO_FLUSH:
 686                 break;
 687         default:
 688                 return (EOPNOTSUPP);
 689         }
 690
 691         td = curthread;
 692         vp = sc->vnode;
 693
 694         /*
 695          * VNODE I/O
 696          *
 697          * If an error occurs, we set BIO_ERROR but we do not set
 698          * B_INVAL because (for a write anyway), the buffer is
 699          * still valid.
 700          */
 701
 702         if (bp->bio_cmd == BIO_FLUSH) {
 703                 (void) vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
 704                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
 705                 error = VOP_FSYNC(vp, MNT_WAIT, td);
 706                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
 707                 vn_finished_write(mp);
 708                 return (error);
 709         }
 710
 711         bzero(&auio, sizeof(auio));
 712
 713         /*
 714          * Special case for BIO_DELETE.  On the surface, this is very
 715          * similar to BIO_WRITE, except that we write from our own
 716          * fixed-length buffer, so we have to loop.  The net result is
 717          * that the two cases end up having very little in common.
 718          */
 719         if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE) {
 720                 zerosize = ZERO_REGION_SIZE -
 721                     (ZERO_REGION_SIZE % sc->sectorsize);
 722                 auio.uio_iov = &aiov;
 723                 auio.uio_iovcnt = 1;
 724                 auio.uio_offset = (vm_ooffset_t)bp->bio_offset;
 725                 auio.uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
 726                 auio.uio_rw = UIO_WRITE;
 727                 auio.uio_td = td;
 728                 end = bp->bio_offset + bp->bio_length;
 729                 (void) vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
 730                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
 731                 error = 0;
 732                 while (auio.uio_offset < end) {
 733                         aiov.iov_base = __DECONST(void *, zero_region);
 734                         aiov.iov_len = end - auio.uio_offset;
 735                         if (aiov.iov_len > zerosize)
 736                                 aiov.iov_len = zerosize;
 737                         auio.uio_resid = aiov.iov_len;
 738                         error = VOP_WRITE(vp, &auio,
 739                             sc->flags & MD_ASYNC ? 0 : IO_SYNC, sc->cred);
 740                         if (error != 0)
 741                                 break;
 742                 }
 743                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
 744                 vn_finished_write(mp);
 745                 bp->bio_resid = end - auio.uio_offset;
 746                 return (error);
 747         }
 748
 749         KASSERT(bp->bio_length <= MAXPHYS, ("bio_length %jd",
 750             (uintmax_t)bp->bio_length));
 751         if ((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) == 0) {
 752                 pb = NULL;
 753                 aiov.iov_base = bp->bio_data;
 754         } else {
 755                 pb = getpbuf(&md_vnode_pbuf_freecnt);
 756                 pmap_qenter((vm_offset_t)pb->b_data, bp->bio_ma, bp->bio_ma_n);
 757                 aiov.iov_base = (void *)((vm_offset_t)pb->b_data +
 758                     bp->bio_ma_offset);
 759         }
 760         aiov.iov_len = bp->bio_length;
 761         auio.uio_iov = &aiov;
 762         auio.uio_iovcnt = 1;
 763         auio.uio_offset = (vm_ooffset_t)bp->bio_offset;
 764         auio.uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
 765         if (bp->bio_cmd == BIO_READ)
 766                 auio.uio_rw = UIO_READ;
 767         else if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE)
 768                 auio.uio_rw = UIO_WRITE;
 769         else
 770                 panic("wrong BIO_OP in mdstart_vnode");
 771         auio.uio_resid = bp->bio_length;
 772         auio.uio_td = td;
 773         /*
 774          * When reading set IO_DIRECT to try to avoid double-caching
 775          * the data.  When writing IO_DIRECT is not optimal.
 776          */
 777         if (bp->bio_cmd == BIO_READ) {
 778                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
 779                 error = VOP_READ(vp, &auio, IO_DIRECT, sc->cred);
 780                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
 781         } else {
 782                 (void) vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
 783                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
 784                 error = VOP_WRITE(vp, &auio, sc->flags & MD_ASYNC ? 0 : IO_SYNC,
 785                     sc->cred);
 786                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
 787                 vn_finished_write(mp);
 788         }
 789         if ((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0) {
 790                 pmap_qremove((vm_offset_t)pb->b_data, bp->bio_ma_n);
 791                 relpbuf(pb, &md_vnode_pbuf_freecnt);
 792         }
 793         bp->bio_resid = auio.uio_resid;
 794         return (error);
 795 }
 796
 797 static int
 798 mdstart_swap(struct md_s *sc, struct bio *bp)
 799 {
 800         vm_page_t m;
 801         u_char *p;
 802         vm_pindex_t i, lastp;
 803         int rv, ma_offs, offs, len, lastend;
 804
 805         switch (bp->bio_cmd) {
 806         case BIO_READ:
 807         case BIO_WRITE:
 808         case BIO_DELETE:
 809                 break;
 810         default:
 811                 return (EOPNOTSUPP);
 812         }
 813
 814         p = bp->bio_data;
 815         ma_offs = (bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) == 0 ? 0 : bp->bio_ma_offset;
 816
 817         /*
 818          * offs is the offset at which to start operating on the
 819          * next (ie, first) page.  lastp is the last page on
 820          * which we're going to operate.  lastend is the ending
 821          * position within that last page (ie, PAGE_SIZE if
 822          * we're operating on complete aligned pages).
 823          */
 824         offs = bp->bio_offset % PAGE_SIZE;
 825         lastp = (bp->bio_offset + bp->bio_length - 1) / PAGE_SIZE;
 826         lastend = (bp->bio_offset + bp->bio_length - 1) % PAGE_SIZE + 1;
 827
 828         rv = VM_PAGER_OK;
 829         VM_OBJECT_WLOCK(sc->object);
 830         vm_object_pip_add(sc->object, 1);
 831         for (i = bp->bio_offset / PAGE_SIZE; i <= lastp; i++) {
 832                 len = ((i == lastp) ? lastend : PAGE_SIZE) - offs;
 833                 m = vm_page_grab(sc->object, i, VM_ALLOC_SYSTEM);
 834                 if (bp->bio_cmd == BIO_READ) {
 835                         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL)
 836                                 rv = VM_PAGER_OK;
 837                         else
 838                                 rv = vm_pager_get_pages(sc->object, &m, 1, 0);
 839                         if (rv == VM_PAGER_ERROR) {
 840                                 vm_page_xunbusy(m);
 841                                 break;
 842                         } else if (rv == VM_PAGER_FAIL) {
 843                                 /*
 844                                  * Pager does not have the page.  Zero
 845                                  * the allocated page, and mark it as
 846                                  * valid. Do not set dirty, the page
 847                                  * can be recreated if thrown out.
 848                                  */
 849                                 pmap_zero_page(m);
 850                                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 851                         }
 852                         if ((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0) {
 853                                 pmap_copy_pages(&m, offs, bp->bio_ma,
 854                                     ma_offs, len);
 855                         } else {
 856                                 physcopyout(VM_PAGE_TO_PHYS(m) + offs, p, len);
 857                                 cpu_flush_dcache(p, len);
 858                         }
 859                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE) {
 860                         if (len != PAGE_SIZE && m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
 861                                 rv = vm_pager_get_pages(sc->object, &m, 1, 0);
 862                         else
 863                                 rv = VM_PAGER_OK;
 864                         if (rv == VM_PAGER_ERROR) {
 865                                 vm_page_xunbusy(m);
 866                                 break;
 867                         }
 868                         if ((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0) {
 869                                 pmap_copy_pages(bp->bio_ma, ma_offs, &m,
 870                                     offs, len);
 871                         } else {
 872                                 physcopyin(p, VM_PAGE_TO_PHYS(m) + offs, len);
 873                         }
 874                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 875                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE) {
 876                         if (len != PAGE_SIZE && m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
 877                                 rv = vm_pager_get_pages(sc->object, &m, 1, 0);
 878                         else
 879                                 rv = VM_PAGER_OK;
 880                         if (rv == VM_PAGER_ERROR) {
 881                                 vm_page_xunbusy(m);
 882                                 break;
 883                         }
 884                         if (len != PAGE_SIZE) {
 885                                 pmap_zero_page_area(m, offs, len);
 886                                 vm_page_clear_dirty(m, offs, len);
 887                                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 888                         } else
 889                                 vm_pager_page_unswapped(m);
 890                 }
 891                 vm_page_xunbusy(m);
 892                 vm_page_lock(m);
 893                 if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE && len == PAGE_SIZE)
 894                         vm_page_free(m);
 895                 else
 896                         vm_page_activate(m);
 897                 vm_page_unlock(m);
 898                 if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE) {
 899                         vm_page_dirty(m);
 900                         vm_pager_page_unswapped(m);
 901                 }
 902
 903                 /* Actions on further pages start at offset 0 */
 904                 p += PAGE_SIZE - offs;
 905                 offs = 0;
 906                 ma_offs += len;
 907         }
 908         vm_object_pip_subtract(sc->object, 1);
 909         VM_OBJECT_WUNLOCK(sc->object);
 910         return (rv != VM_PAGER_ERROR ? 0 : ENOSPC);
 911 }
 912
 913 static void
 914 md_kthread(void *arg)
 915 {
 916         struct md_s *sc;
 917         struct bio *bp;
 918         int error;
 919
 920         sc = arg;
 921         thread_lock(curthread);
 922         sched_prio(curthread, PRIBIO);
 923         thread_unlock(curthread);
 924         if (sc->type == MD_VNODE)
 925                 curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF;
 926
 927         for (;;) {
 928                 mtx_lock(&sc->queue_mtx);
 929                 if (sc->flags & MD_SHUTDOWN) {
 930                         sc->flags |= MD_EXITING;
 931                         mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
 932                         kproc_exit(0);
 933                 }
 934                 bp = bioq_takefirst(&sc->bio_queue);
 935                 if (!bp) {
 936                         msleep(sc, &sc->queue_mtx, PRIBIO | PDROP, "mdwait", 0);
 937                         continue;
 938                 }
 939                 mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
 940                 if (bp->bio_cmd == BIO_GETATTR) {
 941                         if ((sc->fwsectors && sc->fwheads &&
 942                             (g_handleattr_int(bp, "GEOM::fwsectors",
 943                             sc->fwsectors) ||
 944                             g_handleattr_int(bp, "GEOM::fwheads",
 945                             sc->fwheads))) ||
 946                             g_handleattr_int(bp, "GEOM::candelete", 1))
 947                                 error = -1;
 948                         else
 949                                 error = EOPNOTSUPP;
 950                 } else {
 951                         error = sc->start(sc, bp);
 952                 }
 953
 954                 if (error != -1) {
 955                         bp->bio_completed = bp->bio_length;
 956                         if ((bp->bio_cmd == BIO_READ) || (bp->bio_cmd == BIO_WRITE))
 957                                 devstat_end_transaction_bio(sc->devstat, bp);
 958                         g_io_deliver(bp, error);
 959                 }
 960         }
 961 }
 962
 963 static struct md_s *
 964 mdfind(int unit)
 965 {
 966         struct md_s *sc;
 967
 968         LIST_FOREACH(sc, &md_softc_list, list) {
 969                 if (sc->unit == unit)
 970                         break;
 971         }
 972         return (sc);
 973 }
 974
 975 static struct md_s *
 976 mdnew(int unit, int *errp, enum md_types type)
 977 {
 978         struct md_s *sc;
 979         int error;
 980
 981         *errp = 0;
 982         if (unit == -1)
 983                 unit = alloc_unr(md_uh);
 984         else
 985                 unit = alloc_unr_specific(md_uh, unit);
 986
 987         if (unit == -1) {
 988                 *errp = EBUSY;
 989                 return (NULL);
 990         }
 991
 992         sc = (struct md_s *)malloc(sizeof *sc, M_MD, M_WAITOK | M_ZERO);
 993         sc->type = type;
 994         bioq_init(&sc->bio_queue);
 995         mtx_init(&sc->queue_mtx, "md bio queue", NULL, MTX_DEF);
 996         mtx_init(&sc->stat_mtx, "md stat", NULL, MTX_DEF);
 997         sc->unit = unit;
 998         sprintf(sc->name, "md%d", unit);
 999         LIST_INSERT_HEAD(&md_softc_list, sc, list);
1000         error = kproc_create(md_kthread, sc, &sc->procp, 0, 0,"%s", sc->name);
1001         if (error == 0)
1002                 return (sc);
1003         LIST_REMOVE(sc, list);
1004         mtx_destroy(&sc->stat_mtx);
1005         mtx_destroy(&sc->queue_mtx);
1006         free_unr(md_uh, sc->unit);
1007         free(sc, M_MD);
1008         *errp = error;
1009         return (NULL);
1010 }
1011
1012 static void
1013 mdinit(struct md_s *sc)
1014 {
1015         struct g_geom *gp;
1016         struct g_provider *pp;
1017
1018         g_topology_lock();
1019         gp = g_new_geomf(&g_md_class, "md%d", sc->unit);
1020         gp->softc = sc;
1021         pp = g_new_providerf(gp, "md%d", sc->unit);
1022         pp->flags |= G_PF_DIRECT_SEND | G_PF_DIRECT_RECEIVE;
1023         pp->mediasize = sc->mediasize;
1024         pp->sectorsize = sc->sectorsize;
1025         switch (sc->type) {
1026         case MD_MALLOC:
1027         case MD_VNODE:
1028         case MD_SWAP:
1029                 pp->flags |= G_PF_ACCEPT_UNMAPPED;
1030                 break;
1031         case MD_PRELOAD:
1032                 break;
1033         }
1034         sc->gp = gp;
1035         sc->pp = pp;
1036         g_error_provider(pp, 0);
1037         g_topology_unlock();
1038         sc->devstat = devstat_new_entry("md", sc->unit, sc->sectorsize,
1039             DEVSTAT_ALL_SUPPORTED, DEVSTAT_TYPE_DIRECT, DEVSTAT_PRIORITY_MAX);
1040 }
1041
1042 static int
1043 mdcreate_malloc(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio)
1044 {
1045         uintptr_t sp;
1046         int error;
1047         off_t u;
1048
1049         error = 0;
1050         if (mdio->md_options & ~(MD_AUTOUNIT | MD_COMPRESS | MD_RESERVE))
1051                 return (EINVAL);
1052         if (mdio->md_sectorsize != 0 && !powerof2(mdio->md_sectorsize))
1053                 return (EINVAL);
1054         /* Compression doesn't make sense if we have reserved space */
1055         if (mdio->md_options & MD_RESERVE)
1056                 mdio->md_options &= ~MD_COMPRESS;
1057         if (mdio->md_fwsectors != 0)
1058                 sc->fwsectors = mdio->md_fwsectors;
1059         if (mdio->md_fwheads != 0)
1060                 sc->fwheads = mdio->md_fwheads;
1061         sc->flags = mdio->md_options & (MD_COMPRESS | MD_FORCE);
1062         sc->indir = dimension(sc->mediasize / sc->sectorsize);
1063         sc->uma = uma_zcreate(sc->name, sc->sectorsize, NULL, NULL, NULL, NULL,
1064             0x1ff, 0);
1065         if (mdio->md_options & MD_RESERVE) {
1066                 off_t nsectors;
1067
1068                 nsectors = sc->mediasize / sc->sectorsize;
1069                 for (u = 0; u < nsectors; u++) {
1070                         sp = (uintptr_t)uma_zalloc(sc->uma, (md_malloc_wait ?
1071                             M_WAITOK : M_NOWAIT) | M_ZERO);
1072                         if (sp != 0)
1073                                 error = s_write(sc->indir, u, sp);
1074                         else
1075                                 error = ENOMEM;
1076                         if (error != 0)
1077                                 break;
1078                 }
1079         }
1080         return (error);
1081 }
1082
1083
1084 static int
1085 mdsetcred(struct md_s *sc, struct ucred *cred)
1086 {
1087         char *tmpbuf;
1088         int error = 0;
1089
1090         /*
1091          * Set credits in our softc
1092          */
1093
1094         if (sc->cred)
1095                 crfree(sc->cred);
1096         sc->cred = crhold(cred);
1097
1098         /*
1099          * Horrible kludge to establish credentials for NFS  XXX.
1100          */
1101
1102         if (sc->vnode) {
1103                 struct uio auio;
1104                 struct iovec aiov;
1105
1106                 tmpbuf = malloc(sc->sectorsize, M_TEMP, M_WAITOK);
1107                 bzero(&auio, sizeof(auio));
1108
1109                 aiov.iov_base = tmpbuf;
1110                 aiov.iov_len = sc->sectorsize;
1111                 auio.uio_iov = &aiov;
1112                 auio.uio_iovcnt = 1;
1113                 auio.uio_offset = 0;
1114                 auio.uio_rw = UIO_READ;
1115                 auio.uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
1116                 auio.uio_resid = aiov.iov_len;
1117                 vn_lock(sc->vnode, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
1118                 error = VOP_READ(sc->vnode, &auio, 0, sc->cred);
1119                 VOP_UNLOCK(sc->vnode, 0);
1120                 free(tmpbuf, M_TEMP);
1121         }
1122         return (error);
1123 }
1124
1125 static int
1126 mdcreate_vnode(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio, struct thread *td)
1127 {
1128         struct vattr vattr;
1129         struct nameidata nd;
1130         char *fname;
1131         int error, flags;
1132
1133         /*
1134          * Kernel-originated requests must have the filename appended
1135          * to the mdio structure to protect against malicious software.
1136          */
1137         fname = mdio->md_file;
1138         if ((void *)fname != (void *)(mdio + 1)) {
1139                 error = copyinstr(fname, sc->file, sizeof(sc->file), NULL);
1140                 if (error != 0)
1141                         return (error);
1142         } else
1143                 strlcpy(sc->file, fname, sizeof(sc->file));
1144
1145         /*
1146          * If the user specified that this is a read only device, don't
1147          * set the FWRITE mask before trying to open the backing store.
1148          */
1149         flags = FREAD | ((mdio->md_options & MD_READONLY) ? 0 : FWRITE);
1150         NDINIT(&nd, LOOKUP, FOLLOW, UIO_SYSSPACE, sc->file, td);
1151         error = vn_open(&nd, &flags, 0, NULL);
1152         if (error != 0)
1153                 return (error);
1154         NDFREE(&nd, NDF_ONLY_PNBUF);
1155         if (nd.ni_vp->v_type != VREG) {
1156                 error = EINVAL;
1157                 goto bad;
1158         }
1159         error = VOP_GETATTR(nd.ni_vp, &vattr, td->td_ucred);
1160         if (error != 0)
1161                 goto bad;
1162         if (VOP_ISLOCKED(nd.ni_vp) != LK_EXCLUSIVE) {
1163                 vn_lock(nd.ni_vp, LK_UPGRADE | LK_RETRY);
1164                 if (nd.ni_vp->v_iflag & VI_DOOMED) {
1165                         /* Forced unmount. */
1166                         error = EBADF;
1167                         goto bad;
1168                 }
1169         }
1170         nd.ni_vp->v_vflag |= VV_MD;
1171         VOP_UNLOCK(nd.ni_vp, 0);
1172
1173         if (mdio->md_fwsectors != 0)
1174                 sc->fwsectors = mdio->md_fwsectors;
1175         if (mdio->md_fwheads != 0)
1176                 sc->fwheads = mdio->md_fwheads;
1177         sc->flags = mdio->md_options & (MD_FORCE | MD_ASYNC);
1178         if (!(flags & FWRITE))
1179                 sc->flags |= MD_READONLY;
1180         sc->vnode = nd.ni_vp;
1181
1182         error = mdsetcred(sc, td->td_ucred);
1183         if (error != 0) {
1184                 sc->vnode = NULL;
1185                 vn_lock(nd.ni_vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
1186                 nd.ni_vp->v_vflag &= ~VV_MD;
1187                 goto bad;
1188         }
1189         return (0);
1190 bad:
1191         VOP_UNLOCK(nd.ni_vp, 0);
1192         (void)vn_close(nd.ni_vp, flags, td->td_ucred, td);
1193         return (error);
1194 }
1195
1196 static int
1197 mddestroy(struct md_s *sc, struct thread *td)
1198 {
1199
1200         if (sc->gp) {
1201                 sc->gp->softc = NULL;
1202                 g_topology_lock();
1203                 g_wither_geom(sc->gp, ENXIO);
1204                 g_topology_unlock();
1205                 sc->gp = NULL;
1206                 sc->pp = NULL;
1207         }
1208         if (sc->devstat) {
1209                 devstat_remove_entry(sc->devstat);
1210                 sc->devstat = NULL;
1211         }
1212         mtx_lock(&sc->queue_mtx);
1213         sc->flags |= MD_SHUTDOWN;
1214         wakeup(sc);
1215         while (!(sc->flags & MD_EXITING))
1216                 msleep(sc->procp, &sc->queue_mtx, PRIBIO, "mddestroy", hz / 10);
1217         mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
1218         mtx_destroy(&sc->stat_mtx);
1219         mtx_destroy(&sc->queue_mtx);
1220         if (sc->vnode != NULL) {
1221                 vn_lock(sc->vnode, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
1222                 sc->vnode->v_vflag &= ~VV_MD;
1223                 VOP_UNLOCK(sc->vnode, 0);
1224                 (void)vn_close(sc->vnode, sc->flags & MD_READONLY ?
1225                     FREAD : (FREAD|FWRITE), sc->cred, td);
1226         }
1227         if (sc->cred != NULL)
1228                 crfree(sc->cred);
1229         if (sc->object != NULL)
1230                 vm_object_deallocate(sc->object);
1231         if (sc->indir)
1232                 destroy_indir(sc, sc->indir);
1233         if (sc->uma)
1234                 uma_zdestroy(sc->uma);
1235
1236         LIST_REMOVE(sc, list);
1237         free_unr(md_uh, sc->unit);
1238         free(sc, M_MD);
1239         return (0);
1240 }
1241
1242 static int
1243 mdresize(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio)
1244 {
1245         int error, res;
1246         vm_pindex_t oldpages, newpages;
1247
1248         switch (sc->type) {
1249         case MD_VNODE:
1250                 break;
1251         case MD_SWAP:
1252                 if (mdio->md_mediasize <= 0 ||
1253                     (mdio->md_mediasize % PAGE_SIZE) != 0)
1254                         return (EDOM);
1255                 oldpages = OFF_TO_IDX(round_page(sc->mediasize));
1256                 newpages = OFF_TO_IDX(round_page(mdio->md_mediasize));
1257                 if (newpages < oldpages) {
1258                         VM_OBJECT_WLOCK(sc->object);
1259                         vm_object_page_remove(sc->object, newpages, 0, 0);
1260                         swap_pager_freespace(sc->object, newpages,
1261                             oldpages - newpages);
1262                         swap_release_by_cred(IDX_TO_OFF(oldpages -
1263                             newpages), sc->cred);
1264                         sc->object->charge = IDX_TO_OFF(newpages);
1265                         sc->object->size = newpages;
1266                         VM_OBJECT_WUNLOCK(sc->object);
1267                 } else if (newpages > oldpages) {
1268                         res = swap_reserve_by_cred(IDX_TO_OFF(newpages -
1269                             oldpages), sc->cred);
1270                         if (!res)
1271                                 return (ENOMEM);
1272                         if ((mdio->md_options & MD_RESERVE) ||
1273                             (sc->flags & MD_RESERVE)) {
1274                                 error = swap_pager_reserve(sc->object,
1275                                     oldpages, newpages - oldpages);
1276                                 if (error < 0) {
1277                                         swap_release_by_cred(
1278                                             IDX_TO_OFF(newpages - oldpages),
1279                                             sc->cred);
1280                                         return (EDOM);
1281                                 }
1282                         }
1283                         VM_OBJECT_WLOCK(sc->object);
1284                         sc->object->charge = IDX_TO_OFF(newpages);
1285                         sc->object->size = newpages;
1286                         VM_OBJECT_WUNLOCK(sc->object);
1287                 }
1288                 break;
1289         default:
1290                 return (EOPNOTSUPP);
1291         }
1292
1293         sc->mediasize = mdio->md_mediasize;
1294         g_topology_lock();
1295         g_resize_provider(sc->pp, sc->mediasize);
1296         g_topology_unlock();
1297         return (0);
1298 }
1299
1300 static int
1301 mdcreate_swap(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio, struct thread *td)
1302 {
1303         vm_ooffset_t npage;
1304         int error;
1305
1306         /*
1307          * Range check.  Disallow negative sizes or any size less then the
1308          * size of a page.  Then round to a page.
1309          */
1310         if (sc->mediasize <= 0 || (sc->mediasize % PAGE_SIZE) != 0)
1311                 return (EDOM);
1312
1313         /*
1314          * Allocate an OBJT_SWAP object.
1315          *
1316          * Note the truncation.
1317          */
1318
1319         npage = mdio->md_mediasize / PAGE_SIZE;
1320         if (mdio->md_fwsectors != 0)
1321                 sc->fwsectors = mdio->md_fwsectors;
1322         if (mdio->md_fwheads != 0)
1323                 sc->fwheads = mdio->md_fwheads;
1324         sc->object = vm_pager_allocate(OBJT_SWAP, NULL, PAGE_SIZE * npage,
1325             VM_PROT_DEFAULT, 0, td->td_ucred);
1326         if (sc->object == NULL)
1327                 return (ENOMEM);
1328         sc->flags = mdio->md_options & (MD_FORCE | MD_RESERVE);
1329         if (mdio->md_options & MD_RESERVE) {
1330                 if (swap_pager_reserve(sc->object, 0, npage) < 0) {
1331                         error = EDOM;
1332                         goto finish;
1333                 }
1334         }
1335         error = mdsetcred(sc, td->td_ucred);
1336  finish:
1337         if (error != 0) {
1338                 vm_object_deallocate(sc->object);
1339                 sc->object = NULL;
1340         }
1341         return (error);
1342 }
1343
1344
1345 static int
1346 xmdctlioctl(struct cdev *dev, u_long cmd, caddr_t addr, int flags, struct thread *td)
1347 {
1348         struct md_ioctl *mdio;
1349         struct md_s *sc;
1350         int error, i;
1351         unsigned sectsize;
1352
1353         if (md_debug)
1354                 printf("mdctlioctl(%s %lx %p %x %p)\n",
1355                         devtoname(dev), cmd, addr, flags, td);
1356
1357         mdio = (struct md_ioctl *)addr;
1358         if (mdio->md_version != MDIOVERSION)
1359                 return (EINVAL);
1360
1361         /*
1362          * We assert the version number in the individual ioctl
1363          * handlers instead of out here because (a) it is possible we
1364          * may add another ioctl in the future which doesn't read an
1365          * mdio, and (b) the correct return value for an unknown ioctl
1366          * is ENOIOCTL, not EINVAL.
1367          */
1368         error = 0;
1369         switch (cmd) {
1370         case MDIOCATTACH:
1371                 switch (mdio->md_type) {
1372                 case MD_MALLOC:
1373                 case MD_PRELOAD:
1374                 case MD_VNODE:
1375                 case MD_SWAP:
1376                         break;
1377                 default:
1378                         return (EINVAL);
1379                 }
1380                 if (mdio->md_sectorsize == 0)
1381                         sectsize = DEV_BSIZE;
1382                 else
1383                         sectsize = mdio->md_sectorsize;
1384                 if (sectsize > MAXPHYS || mdio->md_mediasize < sectsize)
1385                         return (EINVAL);
1386                 if (mdio->md_options & MD_AUTOUNIT)
1387                         sc = mdnew(-1, &error, mdio->md_type);
1388                 else {
1389                         if (mdio->md_unit > INT_MAX)
1390                                 return (EINVAL);
1391                         sc = mdnew(mdio->md_unit, &error, mdio->md_type);
1392                 }
1393                 if (sc == NULL)
1394                         return (error);
1395                 if (mdio->md_options & MD_AUTOUNIT)
1396                         mdio->md_unit = sc->unit;
1397                 sc->mediasize = mdio->md_mediasize;
1398                 sc->sectorsize = sectsize;
1399                 error = EDOOFUS;
1400                 switch (sc->type) {
1401                 case MD_MALLOC:
1402                         sc->start = mdstart_malloc;
1403                         error = mdcreate_malloc(sc, mdio);
1404                         break;
1405                 case MD_PRELOAD:
1406                         /*
1407                          * We disallow attaching preloaded memory disks via
1408                          * ioctl. Preloaded memory disks are automatically
1409                          * attached in g_md_init().
1410                          */
1411                         error = EOPNOTSUPP;
1412                         break;
1413                 case MD_VNODE:
1414                         sc->start = mdstart_vnode;
1415                         error = mdcreate_vnode(sc, mdio, td);
1416                         break;
1417                 case MD_SWAP:
1418                         sc->start = mdstart_swap;
1419                         error = mdcreate_swap(sc, mdio, td);
1420                         break;
1421                 }
1422                 if (error != 0) {
1423                         mddestroy(sc, td);
1424                         return (error);
1425                 }
1426
1427                 /* Prune off any residual fractional sector */
1428                 i = sc->mediasize % sc->sectorsize;
1429                 sc->mediasize -= i;
1430
1431                 mdinit(sc);
1432                 return (0);
1433         case MDIOCDETACH:
1434                 if (mdio->md_mediasize != 0 ||
1435                     (mdio->md_options & ~MD_FORCE) != 0)
1436                         return (EINVAL);
1437
1438                 sc = mdfind(mdio->md_unit);
1439                 if (sc == NULL)
1440                         return (ENOENT);
1441                 if (sc->opencount != 0 && !(sc->flags & MD_FORCE) &&
1442                     !(mdio->md_options & MD_FORCE))
1443                         return (EBUSY);
1444                 return (mddestroy(sc, td));
1445         case MDIOCRESIZE:
1446                 if ((mdio->md_options & ~(MD_FORCE | MD_RESERVE)) != 0)
1447                         return (EINVAL);
1448
1449                 sc = mdfind(mdio->md_unit);
1450                 if (sc == NULL)
1451                         return (ENOENT);
1452                 if (mdio->md_mediasize < sc->sectorsize)
1453                         return (EINVAL);
1454                 if (mdio->md_mediasize < sc->mediasize &&
1455                     !(sc->flags & MD_FORCE) &&
1456                     !(mdio->md_options & MD_FORCE))
1457                         return (EBUSY);
1458                 return (mdresize(sc, mdio));
1459         case MDIOCQUERY:
1460                 sc = mdfind(mdio->md_unit);
1461                 if (sc == NULL)
1462                         return (ENOENT);
1463                 mdio->md_type = sc->type;
1464                 mdio->md_options = sc->flags;
1465                 mdio->md_mediasize = sc->mediasize;
1466                 mdio->md_sectorsize = sc->sectorsize;
1467                 if (sc->type == MD_VNODE)
1468                         error = copyout(sc->file, mdio->md_file,
1469                             strlen(sc->file) + 1);
1470                 return (error);
1471         case MDIOCLIST:
1472                 i = 1;
1473                 LIST_FOREACH(sc, &md_softc_list, list) {
1474                         if (i == MDNPAD - 1)
1475                                 mdio->md_pad[i] = -1;
1476                         else
1477                                 mdio->md_pad[i++] = sc->unit;
1478                 }
1479                 mdio->md_pad[0] = i - 1;
1480                 return (0);
1481         default:
1482                 return (ENOIOCTL);
1483         };
1484 }
1485
1486 static int
1487 mdctlioctl(struct cdev *dev, u_long cmd, caddr_t addr, int flags, struct thread *td)
1488 {
1489         int error;
1490
1491         sx_xlock(&md_sx);
1492         error = xmdctlioctl(dev, cmd, addr, flags, td);
1493         sx_xunlock(&md_sx);
1494         return (error);
1495 }
1496
1497 static void
1498 md_preloaded(u_char *image, size_t length, const char *name)
1499 {
1500         struct md_s *sc;
1501         int error;
1502
1503         sc = mdnew(-1, &error, MD_PRELOAD);
1504         if (sc == NULL)
1505                 return;
1506         sc->mediasize = length;
1507         sc->sectorsize = DEV_BSIZE;
1508         sc->pl_ptr = image;
1509         sc->pl_len = length;
1510         sc->start = mdstart_preload;
1511 #ifdef MD_ROOT
1512         if (sc->unit == 0)
1513                 rootdevnames[0] = MD_ROOT_FSTYPE ":/dev/md0";
1514 #endif
1515         mdinit(sc);
1516         if (name != NULL) {
1517                 printf("%s%d: Preloaded image <%s> %zd bytes at %p\n",
1518                     MD_NAME, sc->unit, name, length, image);
1519         }
1520 }
1521
1522 static void
1523 g_md_init(struct g_class *mp __unused)
1524 {
1525         caddr_t mod;
1526         u_char *ptr, *name, *type;
1527         unsigned len;
1528         int i;
1529
1530         /* figure out log2(NINDIR) */
1531         for (i = NINDIR, nshift = -1; i; nshift++)
1532                 i >>= 1;
1533
1534         mod = NULL;
1535         sx_init(&md_sx, "MD config lock");
1536         g_topology_unlock();
1537         md_uh = new_unrhdr(0, INT_MAX, NULL);
1538 #ifdef MD_ROOT_SIZE
1539         sx_xlock(&md_sx);
1540         md_preloaded(mfs_root.start, sizeof(mfs_root.start), NULL);
1541         sx_xunlock(&md_sx);
1542 #endif
1543         /* XXX: are preload_* static or do they need Giant ? */
1544         while ((mod = preload_search_next_name(mod)) != NULL) {
1545                 name = (char *)preload_search_info(mod, MODINFO_NAME);
1546                 if (name == NULL)
1547                         continue;
1548                 type = (char *)preload_search_info(mod, MODINFO_TYPE);
1549                 if (type == NULL)
1550                         continue;
1551                 if (strcmp(type, "md_image") && strcmp(type, "mfs_root"))
1552                         continue;
1553                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
1554                 len = preload_fetch_size(mod);
1555                 if (ptr != NULL && len != 0) {
1556                         sx_xlock(&md_sx);
1557                         md_preloaded(ptr, len, name);
1558                         sx_xunlock(&md_sx);
1559                 }
1560         }
1561         md_vnode_pbuf_freecnt = nswbuf / 10;
1562         status_dev = make_dev(&mdctl_cdevsw, INT_MAX, UID_ROOT, GID_WHEEL,
1563             0600, MDCTL_NAME);
1564         g_topology_lock();
1565 }
1566
1567 static void
1568 g_md_dumpconf(struct sbuf *sb, const char *indent, struct g_geom *gp,
1569     struct g_consumer *cp __unused, struct g_provider *pp)
1570 {
1571         struct md_s *mp;
1572         char *type;
1573
1574         mp = gp->softc;
1575         if (mp == NULL)
1576                 return;
1577
1578         switch (mp->type) {
1579         case MD_MALLOC:
1580                 type = "malloc";
1581                 break;
1582         case MD_PRELOAD:
1583                 type = "preload";
1584                 break;
1585         case MD_VNODE:
1586                 type = "vnode";
1587                 break;
1588         case MD_SWAP:
1589                 type = "swap";
1590                 break;
1591         default:
1592                 type = "unknown";
1593                 break;
1594         }
1595
1596         if (pp != NULL) {
1597                 if (indent == NULL) {
1598                         sbuf_printf(sb, " u %d", mp->unit);
1599                         sbuf_printf(sb, " s %ju", (uintmax_t) mp->sectorsize);
1600                         sbuf_printf(sb, " f %ju", (uintmax_t) mp->fwheads);
1601                         sbuf_printf(sb, " fs %ju", (uintmax_t) mp->fwsectors);
1602                         sbuf_printf(sb, " l %ju", (uintmax_t) mp->mediasize);
1603                         sbuf_printf(sb, " t %s", type);
1604                         if (mp->type == MD_VNODE && mp->vnode != NULL)
1605                                 sbuf_printf(sb, " file %s", mp->file);
1606                 } else {
1607                         sbuf_printf(sb, "%s<unit>%d</unit>\n", indent,
1608                             mp->unit);
1609                         sbuf_printf(sb, "%s<sectorsize>%ju</sectorsize>\n",
1610                             indent, (uintmax_t) mp->sectorsize);
1611                         sbuf_printf(sb, "%s<fwheads>%ju</fwheads>\n",
1612                             indent, (uintmax_t) mp->fwheads);
1613                         sbuf_printf(sb, "%s<fwsectors>%ju</fwsectors>\n",
1614                             indent, (uintmax_t) mp->fwsectors);
1615                         sbuf_printf(sb, "%s<length>%ju</length>\n",
1616                             indent, (uintmax_t) mp->mediasize);
1617                         sbuf_printf(sb, "%s<compression>%s</compression>\n", indent,
1618                             (mp->flags & MD_COMPRESS) == 0 ? "off": "on");
1619                         sbuf_printf(sb, "%s<access>%s</access>\n", indent,
1620                             (mp->flags & MD_READONLY) == 0 ? "read-write":
1621                             "read-only");
1622                         sbuf_printf(sb, "%s<type>%s</type>\n", indent,
1623                             type);
1624                         if (mp->type == MD_VNODE && mp->vnode != NULL)
1625                                 sbuf_printf(sb, "%s<file>%s</file>\n",
1626                                     indent, mp->file);
1627                 }
1628         }
1629 }
1630
1631 static void
1632 g_md_fini(struct g_class *mp __unused)
1633 {
1634
1635         sx_destroy(&md_sx);
1636         if (status_dev != NULL)
1637                 destroy_dev(status_dev);
1638         delete_unrhdr(md_uh);
1639 }