]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/8.1.git/blob - sys/dev/md/md.c
Copy stable/8 to releng/8.1 in preparation for 8.1-RC1.
[FreeBSD/releng/8.1.git] / 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  *
22  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
23  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
24  * Science Department.
25  *
26  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
27  * modification, are permitted provided that the following conditions
28  * are met:
29  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
30  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
31  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
32  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
33  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
34  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
35  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
36  *    without specific prior written permission.
37  *
38  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
39  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
40  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
41  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
42  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
43  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
44  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
45  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
46  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
47  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
48  * SUCH DAMAGE.
49  *
50  * from: Utah Hdr: vn.c 1.13 94/04/02
51  *
52  *      from: @(#)vn.c  8.6 (Berkeley) 4/1/94
53  * From: src/sys/dev/vn/vn.c,v 1.122 2000/12/16 16:06:03
54  */
55
56 #include "opt_geom.h"
57 #include "opt_md.h"
58
59 #include <sys/param.h>
60 #include <sys/systm.h>
61 #include <sys/bio.h>
62 #include <sys/conf.h>
63 #include <sys/devicestat.h>
64 #include <sys/fcntl.h>
65 #include <sys/kernel.h>
66 #include <sys/kthread.h>
67 #include <sys/limits.h>
68 #include <sys/linker.h>
69 #include <sys/lock.h>
70 #include <sys/malloc.h>
71 #include <sys/mdioctl.h>
72 #include <sys/mount.h>
73 #include <sys/mutex.h>
74 #include <sys/sx.h>
75 #include <sys/namei.h>
76 #include <sys/proc.h>
77 #include <sys/queue.h>
78 #include <sys/sched.h>
79 #include <sys/sf_buf.h>
80 #include <sys/sysctl.h>
81 #include <sys/vnode.h>
82
83 #include <geom/geom.h>
84
85 #include <vm/vm.h>
86 #include <vm/vm_object.h>
87 #include <vm/vm_page.h>
88 #include <vm/vm_pager.h>
89 #include <vm/swap_pager.h>
90 #include <vm/uma.h>
91
92 #define MD_MODVER 1
93
94 #define MD_SHUTDOWN     0x10000         /* Tell worker thread to terminate. */
95 #define MD_EXITING      0x20000         /* Worker thread is exiting. */
96
97 #ifndef MD_NSECT
98 #define MD_NSECT (10000 * 2)
99 #endif
100
101 static MALLOC_DEFINE(M_MD, "md_disk", "Memory Disk");
102 static MALLOC_DEFINE(M_MDSECT, "md_sectors", "Memory Disk Sectors");
103
104 static int md_debug;
105 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, mddebug, CTLFLAG_RW, &md_debug, 0, "");
106
107 #if defined(MD_ROOT) && defined(MD_ROOT_SIZE)
108 /*
109  * Preloaded image gets put here.
110  * Applications that patch the object with the image can determine
111  * the size looking at the start and end markers (strings),
112  * so we want them contiguous.
113  */
114 static struct {
115         u_char start[MD_ROOT_SIZE*1024];
116         u_char end[128];
117 } mfs_root = {
118         .start = "MFS Filesystem goes here",
119         .end = "MFS Filesystem had better STOP here",
120 };
121 #endif
122
123 static g_init_t g_md_init;
124 static g_fini_t g_md_fini;
125 static g_start_t g_md_start;
126 static g_access_t g_md_access;
127 static void g_md_dumpconf(struct sbuf *sb, const char *indent, struct g_geom *gp, 
128     struct g_consumer *cp __unused, struct g_provider *pp);
129
130 static int      mdunits;
131 static struct cdev *status_dev = 0;
132 static struct sx md_sx;
133
134 static d_ioctl_t mdctlioctl;
135
136 static struct cdevsw mdctl_cdevsw = {
137         .d_version =    D_VERSION,
138         .d_ioctl =      mdctlioctl,
139         .d_name =       MD_NAME,
140 };
141
142 struct g_class g_md_class = {
143         .name = "MD",
144         .version = G_VERSION,
145         .init = g_md_init,
146         .fini = g_md_fini,
147         .start = g_md_start,
148         .access = g_md_access,
149         .dumpconf = g_md_dumpconf,
150 };
151
152 DECLARE_GEOM_CLASS(g_md_class, g_md);
153
154
155 static LIST_HEAD(, md_s) md_softc_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(md_softc_list);
156
157 #define NINDIR  (PAGE_SIZE / sizeof(uintptr_t))
158 #define NMASK   (NINDIR-1)
159 static int nshift;
160
161 struct indir {
162         uintptr_t       *array;
163         u_int           total;
164         u_int           used;
165         u_int           shift;
166 };
167
168 struct md_s {
169         int unit;
170         LIST_ENTRY(md_s) list;
171         struct bio_queue_head bio_queue;
172         struct mtx queue_mtx;
173         struct cdev *dev;
174         enum md_types type;
175         off_t mediasize;
176         unsigned sectorsize;
177         unsigned opencount;
178         unsigned fwheads;
179         unsigned fwsectors;
180         unsigned flags;
181         char name[20];
182         struct proc *procp;
183         struct g_geom *gp;
184         struct g_provider *pp;
185         int (*start)(struct md_s *sc, struct bio *bp);
186         struct devstat *devstat;
187
188         /* MD_MALLOC related fields */
189         struct indir *indir;
190         uma_zone_t uma;
191
192         /* MD_PRELOAD related fields */
193         u_char *pl_ptr;
194         size_t pl_len;
195
196         /* MD_VNODE related fields */
197         struct vnode *vnode;
198         char file[PATH_MAX];
199         struct ucred *cred;
200
201         /* MD_SWAP related fields */
202         vm_object_t object;
203 };
204
205 static struct indir *
206 new_indir(u_int shift)
207 {
208         struct indir *ip;
209
210         ip = malloc(sizeof *ip, M_MD, M_NOWAIT | M_ZERO);
211         if (ip == NULL)
212                 return (NULL);
213         ip->array = malloc(sizeof(uintptr_t) * NINDIR,
214             M_MDSECT, M_NOWAIT | M_ZERO);
215         if (ip->array == NULL) {
216                 free(ip, M_MD);
217                 return (NULL);
218         }
219         ip->total = NINDIR;
220         ip->shift = shift;
221         return (ip);
222 }
223
224 static void
225 del_indir(struct indir *ip)
226 {
227
228         free(ip->array, M_MDSECT);
229         free(ip, M_MD);
230 }
231
232 static void
233 destroy_indir(struct md_s *sc, struct indir *ip)
234 {
235         int i;
236
237         for (i = 0; i < NINDIR; i++) {
238                 if (!ip->array[i])
239                         continue;
240                 if (ip->shift)
241                         destroy_indir(sc, (struct indir*)(ip->array[i]));
242                 else if (ip->array[i] > 255)
243                         uma_zfree(sc->uma, (void *)(ip->array[i]));
244         }
245         del_indir(ip);
246 }
247
248 /*
249  * This function does the math and allocates the top level "indir" structure
250  * for a device of "size" sectors.
251  */
252
253 static struct indir *
254 dimension(off_t size)
255 {
256         off_t rcnt;
257         struct indir *ip;
258         int i, layer;
259
260         rcnt = size;
261         layer = 0;
262         while (rcnt > NINDIR) {
263                 rcnt /= NINDIR;
264                 layer++;
265         }
266         /* figure out log2(NINDIR) */
267         for (i = NINDIR, nshift = -1; i; nshift++)
268                 i >>= 1;
269
270         /*
271          * XXX: the top layer is probably not fully populated, so we allocate
272          * too much space for ip->array in here.
273          */
274         ip = malloc(sizeof *ip, M_MD, M_WAITOK | M_ZERO);
275         ip->array = malloc(sizeof(uintptr_t) * NINDIR,
276             M_MDSECT, M_WAITOK | M_ZERO);
277         ip->total = NINDIR;
278         ip->shift = layer * nshift;
279         return (ip);
280 }
281
282 /*
283  * Read a given sector
284  */
285
286 static uintptr_t
287 s_read(struct indir *ip, off_t offset)
288 {
289         struct indir *cip;
290         int idx;
291         uintptr_t up;
292
293         if (md_debug > 1)
294                 printf("s_read(%jd)\n", (intmax_t)offset);
295         up = 0;
296         for (cip = ip; cip != NULL;) {
297                 if (cip->shift) {
298                         idx = (offset >> cip->shift) & NMASK;
299                         up = cip->array[idx];
300                         cip = (struct indir *)up;
301                         continue;
302                 }
303                 idx = offset & NMASK;
304                 return (cip->array[idx]);
305         }
306         return (0);
307 }
308
309 /*
310  * Write a given sector, prune the tree if the value is 0
311  */
312
313 static int
314 s_write(struct indir *ip, off_t offset, uintptr_t ptr)
315 {
316         struct indir *cip, *lip[10];
317         int idx, li;
318         uintptr_t up;
319
320         if (md_debug > 1)
321                 printf("s_write(%jd, %p)\n", (intmax_t)offset, (void *)ptr);
322         up = 0;
323         li = 0;
324         cip = ip;
325         for (;;) {
326                 lip[li++] = cip;
327                 if (cip->shift) {
328                         idx = (offset >> cip->shift) & NMASK;
329                         up = cip->array[idx];
330                         if (up != 0) {
331                                 cip = (struct indir *)up;
332                                 continue;
333                         }
334                         /* Allocate branch */
335                         cip->array[idx] =
336                             (uintptr_t)new_indir(cip->shift - nshift);
337                         if (cip->array[idx] == 0)
338                                 return (ENOSPC);
339                         cip->used++;
340                         up = cip->array[idx];
341                         cip = (struct indir *)up;
342                         continue;
343                 }
344                 /* leafnode */
345                 idx = offset & NMASK;
346                 up = cip->array[idx];
347                 if (up != 0)
348                         cip->used--;
349                 cip->array[idx] = ptr;
350                 if (ptr != 0)
351                         cip->used++;
352                 break;
353         }
354         if (cip->used != 0 || li == 1)
355                 return (0);
356         li--;
357         while (cip->used == 0 && cip != ip) {
358                 li--;
359                 idx = (offset >> lip[li]->shift) & NMASK;
360                 up = lip[li]->array[idx];
361                 KASSERT(up == (uintptr_t)cip, ("md screwed up"));
362                 del_indir(cip);
363                 lip[li]->array[idx] = 0;
364                 lip[li]->used--;
365                 cip = lip[li];
366         }
367         return (0);
368 }
369
370
371 static int
372 g_md_access(struct g_provider *pp, int r, int w, int e)
373 {
374         struct md_s *sc;
375
376         sc = pp->geom->softc;
377         if (sc == NULL) {
378                 if (r <= 0 && w <= 0 && e <= 0)
379                         return (0);
380                 return (ENXIO);
381         }
382         r += pp->acr;
383         w += pp->acw;
384         e += pp->ace;
385         if ((sc->flags & MD_READONLY) != 0 && w > 0)
386                 return (EROFS);
387         if ((pp->acr + pp->acw + pp->ace) == 0 && (r + w + e) > 0) {
388                 sc->opencount = 1;
389         } else if ((pp->acr + pp->acw + pp->ace) > 0 && (r + w + e) == 0) {
390                 sc->opencount = 0;
391         }
392         return (0);
393 }
394
395 static void
396 g_md_start(struct bio *bp)
397 {
398         struct md_s *sc;
399
400         sc = bp->bio_to->geom->softc;
401         if ((bp->bio_cmd == BIO_READ) || (bp->bio_cmd == BIO_WRITE))
402                 devstat_start_transaction_bio(sc->devstat, bp);
403         mtx_lock(&sc->queue_mtx);
404         bioq_disksort(&sc->bio_queue, bp);
405         mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
406         wakeup(sc);
407 }
408
409 static int
410 mdstart_malloc(struct md_s *sc, struct bio *bp)
411 {
412         int i, error;
413         u_char *dst;
414         off_t secno, nsec, uc;
415         uintptr_t sp, osp;
416
417         switch (bp->bio_cmd) {
418         case BIO_READ:
419         case BIO_WRITE:
420         case BIO_DELETE:
421                 break;
422         default:
423                 return (EOPNOTSUPP);
424         }
425
426         nsec = bp->bio_length / sc->sectorsize;
427         secno = bp->bio_offset / sc->sectorsize;
428         dst = bp->bio_data;
429         error = 0;
430         while (nsec--) {
431                 osp = s_read(sc->indir, secno);
432                 if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE) {
433                         if (osp != 0)
434                                 error = s_write(sc->indir, secno, 0);
435                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_READ) {
436                         if (osp == 0)
437                                 bzero(dst, sc->sectorsize);
438                         else if (osp <= 255)
439                                 memset(dst, osp, sc->sectorsize);
440                         else {
441                                 bcopy((void *)osp, dst, sc->sectorsize);
442                                 cpu_flush_dcache(dst, sc->sectorsize);
443                         }
444                         osp = 0;
445                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE) {
446                         if (sc->flags & MD_COMPRESS) {
447                                 uc = dst[0];
448                                 for (i = 1; i < sc->sectorsize; i++)
449                                         if (dst[i] != uc)
450                                                 break;
451                         } else {
452                                 i = 0;
453                                 uc = 0;
454                         }
455                         if (i == sc->sectorsize) {
456                                 if (osp != uc)
457                                         error = s_write(sc->indir, secno, uc);
458                         } else {
459                                 if (osp <= 255) {
460                                         sp = (uintptr_t)uma_zalloc(sc->uma,
461                                             M_NOWAIT);
462                                         if (sp == 0) {
463                                                 error = ENOSPC;
464                                                 break;
465                                         }
466                                         bcopy(dst, (void *)sp, sc->sectorsize);
467                                         error = s_write(sc->indir, secno, sp);
468                                 } else {
469                                         bcopy(dst, (void *)osp, sc->sectorsize);
470                                         osp = 0;
471                                 }
472                         }
473                 } else {
474                         error = EOPNOTSUPP;
475                 }
476                 if (osp > 255)
477                         uma_zfree(sc->uma, (void*)osp);
478                 if (error != 0)
479                         break;
480                 secno++;
481                 dst += sc->sectorsize;
482         }
483         bp->bio_resid = 0;
484         return (error);
485 }
486
487 static int
488 mdstart_preload(struct md_s *sc, struct bio *bp)
489 {
490
491         switch (bp->bio_cmd) {
492         case BIO_READ:
493                 bcopy(sc->pl_ptr + bp->bio_offset, bp->bio_data,
494                     bp->bio_length);
495                 cpu_flush_dcache(bp->bio_data, bp->bio_length);
496                 break;
497         case BIO_WRITE:
498                 bcopy(bp->bio_data, sc->pl_ptr + bp->bio_offset,
499                     bp->bio_length);
500                 break;
501         }
502         bp->bio_resid = 0;
503         return (0);
504 }
505
506 static int
507 mdstart_vnode(struct md_s *sc, struct bio *bp)
508 {
509         int error, vfslocked;
510         struct uio auio;
511         struct iovec aiov;
512         struct mount *mp;
513         struct vnode *vp;
514         struct thread *td;
515
516         switch (bp->bio_cmd) {
517         case BIO_READ:
518         case BIO_WRITE:
519         case BIO_FLUSH:
520                 break;
521         default:
522                 return (EOPNOTSUPP);
523         }
524
525         td = curthread;
526         vp = sc->vnode;
527
528         /*
529          * VNODE I/O
530          *
531          * If an error occurs, we set BIO_ERROR but we do not set
532          * B_INVAL because (for a write anyway), the buffer is
533          * still valid.
534          */
535
536         if (bp->bio_cmd == BIO_FLUSH) {
537                 vfslocked = VFS_LOCK_GIANT(vp->v_mount);
538                 (void) vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
539                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
540                 error = VOP_FSYNC(vp, MNT_WAIT, td);
541                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
542                 vn_finished_write(mp);
543                 VFS_UNLOCK_GIANT(vfslocked);
544                 return (error);
545         }
546
547         bzero(&auio, sizeof(auio));
548
549         aiov.iov_base = bp->bio_data;
550         aiov.iov_len = bp->bio_length;
551         auio.uio_iov = &aiov;
552         auio.uio_iovcnt = 1;
553         auio.uio_offset = (vm_ooffset_t)bp->bio_offset;
554         auio.uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
555         if (bp->bio_cmd == BIO_READ)
556                 auio.uio_rw = UIO_READ;
557         else if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE)
558                 auio.uio_rw = UIO_WRITE;
559         else
560                 panic("wrong BIO_OP in mdstart_vnode");
561         auio.uio_resid = bp->bio_length;
562         auio.uio_td = td;
563         /*
564          * When reading set IO_DIRECT to try to avoid double-caching
565          * the data.  When writing IO_DIRECT is not optimal.
566          */
567         vfslocked = VFS_LOCK_GIANT(vp->v_mount);
568         if (bp->bio_cmd == BIO_READ) {
569                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
570                 error = VOP_READ(vp, &auio, IO_DIRECT, sc->cred);
571                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
572         } else {
573                 (void) vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
574                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
575                 error = VOP_WRITE(vp, &auio, sc->flags & MD_ASYNC ? 0 : IO_SYNC,
576                     sc->cred);
577                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
578                 vn_finished_write(mp);
579         }
580         VFS_UNLOCK_GIANT(vfslocked);
581         bp->bio_resid = auio.uio_resid;
582         return (error);
583 }
584
585 static int
586 mdstart_swap(struct md_s *sc, struct bio *bp)
587 {
588         struct sf_buf *sf;
589         int rv, offs, len, lastend;
590         vm_pindex_t i, lastp;
591         vm_page_t m;
592         u_char *p;
593
594         switch (bp->bio_cmd) {
595         case BIO_READ:
596         case BIO_WRITE:
597         case BIO_DELETE:
598                 break;
599         default:
600                 return (EOPNOTSUPP);
601         }
602
603         p = bp->bio_data;
604
605         /*
606          * offs is the offset at which to start operating on the
607          * next (ie, first) page.  lastp is the last page on
608          * which we're going to operate.  lastend is the ending
609          * position within that last page (ie, PAGE_SIZE if
610          * we're operating on complete aligned pages).
611          */
612         offs = bp->bio_offset % PAGE_SIZE;
613         lastp = (bp->bio_offset + bp->bio_length - 1) / PAGE_SIZE;
614         lastend = (bp->bio_offset + bp->bio_length - 1) % PAGE_SIZE + 1;
615
616         rv = VM_PAGER_OK;
617         VM_OBJECT_LOCK(sc->object);
618         vm_object_pip_add(sc->object, 1);
619         for (i = bp->bio_offset / PAGE_SIZE; i <= lastp; i++) {
620                 len = ((i == lastp) ? lastend : PAGE_SIZE) - offs;
621
622                 m = vm_page_grab(sc->object, i,
623                     VM_ALLOC_NORMAL|VM_ALLOC_RETRY);
624                 VM_OBJECT_UNLOCK(sc->object);
625                 sched_pin();
626                 sf = sf_buf_alloc(m, SFB_CPUPRIVATE);
627                 VM_OBJECT_LOCK(sc->object);
628                 if (bp->bio_cmd == BIO_READ) {
629                         if (m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
630                                 rv = vm_pager_get_pages(sc->object, &m, 1, 0);
631                         if (rv == VM_PAGER_ERROR) {
632                                 sf_buf_free(sf);
633                                 sched_unpin();
634                                 vm_page_wakeup(m);
635                                 break;
636                         }
637                         bcopy((void *)(sf_buf_kva(sf) + offs), p, len);
638                         cpu_flush_dcache(p, len);
639                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE) {
640                         if (len != PAGE_SIZE && m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
641                                 rv = vm_pager_get_pages(sc->object, &m, 1, 0);
642                         if (rv == VM_PAGER_ERROR) {
643                                 sf_buf_free(sf);
644                                 sched_unpin();
645                                 vm_page_wakeup(m);
646                                 break;
647                         }
648                         bcopy(p, (void *)(sf_buf_kva(sf) + offs), len);
649                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
650 #if 0
651                 } else if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE) {
652                         if (len != PAGE_SIZE && m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
653                                 rv = vm_pager_get_pages(sc->object, &m, 1, 0);
654                         if (rv == VM_PAGER_ERROR) {
655                                 sf_buf_free(sf);
656                                 sched_unpin();
657                                 vm_page_wakeup(m);
658                                 break;
659                         }
660                         bzero((void *)(sf_buf_kva(sf) + offs), len);
661                         vm_page_dirty(m);
662                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
663 #endif
664                 }
665                 sf_buf_free(sf);
666                 sched_unpin();
667                 vm_page_wakeup(m);
668                 vm_page_lock_queues();
669                 vm_page_activate(m);
670                 if (bp->bio_cmd == BIO_WRITE)
671                         vm_page_dirty(m);
672                 vm_page_unlock_queues();
673
674                 /* Actions on further pages start at offset 0 */
675                 p += PAGE_SIZE - offs;
676                 offs = 0;
677 #if 0
678 if (bootverbose || bp->bio_offset / PAGE_SIZE < 17)
679 printf("wire_count %d busy %d flags %x hold_count %d act_count %d queue %d valid %d dirty %d @ %d\n",
680     m->wire_count, m->busy, 
681     m->flags, m->hold_count, m->act_count, m->queue, m->valid, m->dirty, i);
682 #endif
683         }
684         vm_object_pip_subtract(sc->object, 1);
685         vm_object_set_writeable_dirty(sc->object);
686         VM_OBJECT_UNLOCK(sc->object);
687         return (rv != VM_PAGER_ERROR ? 0 : ENOSPC);
688 }
689
690 static void
691 md_kthread(void *arg)
692 {
693         struct md_s *sc;
694         struct bio *bp;
695         int error;
696
697         sc = arg;
698         thread_lock(curthread);
699         sched_prio(curthread, PRIBIO);
700         thread_unlock(curthread);
701         if (sc->type == MD_VNODE)
702                 curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF;
703
704         for (;;) {
705                 mtx_lock(&sc->queue_mtx);
706                 if (sc->flags & MD_SHUTDOWN) {
707                         sc->flags |= MD_EXITING;
708                         mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
709                         kproc_exit(0);
710                 }
711                 bp = bioq_takefirst(&sc->bio_queue);
712                 if (!bp) {
713                         msleep(sc, &sc->queue_mtx, PRIBIO | PDROP, "mdwait", 0);
714                         continue;
715                 }
716                 mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
717                 if (bp->bio_cmd == BIO_GETATTR) {
718                         if (sc->fwsectors && sc->fwheads &&
719                             (g_handleattr_int(bp, "GEOM::fwsectors",
720                             sc->fwsectors) ||
721                             g_handleattr_int(bp, "GEOM::fwheads",
722                             sc->fwheads)))
723                                 error = -1;
724                         else
725                                 error = EOPNOTSUPP;
726                 } else {
727                         error = sc->start(sc, bp);
728                 }
729
730                 if (error != -1) {
731                         bp->bio_completed = bp->bio_length;
732                         g_io_deliver(bp, error);
733                         if ((bp->bio_cmd == BIO_READ) || (bp->bio_cmd == BIO_WRITE))
734                                 devstat_end_transaction_bio(sc->devstat, bp);
735                 }
736         }
737 }
738
739 static struct md_s *
740 mdfind(int unit)
741 {
742         struct md_s *sc;
743
744         LIST_FOREACH(sc, &md_softc_list, list) {
745                 if (sc->unit == unit)
746                         break;
747         }
748         return (sc);
749 }
750
751 static struct md_s *
752 mdnew(int unit, int *errp, enum md_types type)
753 {
754         struct md_s *sc, *sc2;
755         int error, max = -1;
756
757         *errp = 0;
758         LIST_FOREACH(sc2, &md_softc_list, list) {
759                 if (unit == sc2->unit) {
760                         *errp = EBUSY;
761                         return (NULL);
762                 }
763                 if (unit == -1 && sc2->unit > max) 
764                         max = sc2->unit;
765         }
766         if (unit == -1)
767                 unit = max + 1;
768         sc = (struct md_s *)malloc(sizeof *sc, M_MD, M_WAITOK | M_ZERO);
769         sc->type = type;
770         bioq_init(&sc->bio_queue);
771         mtx_init(&sc->queue_mtx, "md bio queue", NULL, MTX_DEF);
772         sc->unit = unit;
773         sprintf(sc->name, "md%d", unit);
774         LIST_INSERT_HEAD(&md_softc_list, sc, list);
775         error = kproc_create(md_kthread, sc, &sc->procp, 0, 0,"%s", sc->name);
776         if (error == 0)
777                 return (sc);
778         LIST_REMOVE(sc, list);
779         mtx_destroy(&sc->queue_mtx);
780         free(sc, M_MD);
781         *errp = error;
782         return (NULL);
783 }
784
785 static void
786 mdinit(struct md_s *sc)
787 {
788
789         struct g_geom *gp;
790         struct g_provider *pp;
791
792         g_topology_lock();
793         gp = g_new_geomf(&g_md_class, "md%d", sc->unit);
794         gp->softc = sc;
795         pp = g_new_providerf(gp, "md%d", sc->unit);
796         pp->mediasize = sc->mediasize;
797         pp->sectorsize = sc->sectorsize;
798         sc->gp = gp;
799         sc->pp = pp;
800         g_error_provider(pp, 0);
801         g_topology_unlock();
802         sc->devstat = devstat_new_entry("md", sc->unit, sc->sectorsize,
803             DEVSTAT_ALL_SUPPORTED, DEVSTAT_TYPE_DIRECT, DEVSTAT_PRIORITY_MAX);
804 }
805
806 /*
807  * XXX: we should check that the range they feed us is mapped.
808  * XXX: we should implement read-only.
809  */
810
811 static int
812 mdcreate_preload(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio)
813 {
814
815         if (mdio->md_options & ~(MD_AUTOUNIT | MD_FORCE))
816                 return (EINVAL);
817         if (mdio->md_base == 0)
818                 return (EINVAL);
819         sc->flags = mdio->md_options & MD_FORCE;
820         /* Cast to pointer size, then to pointer to avoid warning */
821         sc->pl_ptr = (u_char *)(uintptr_t)mdio->md_base;
822         sc->pl_len = (size_t)sc->mediasize;
823         return (0);
824 }
825
826
827 static int
828 mdcreate_malloc(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio)
829 {
830         uintptr_t sp;
831         int error;
832         off_t u;
833
834         error = 0;
835         if (mdio->md_options & ~(MD_AUTOUNIT | MD_COMPRESS | MD_RESERVE))
836                 return (EINVAL);
837         if (mdio->md_sectorsize != 0 && !powerof2(mdio->md_sectorsize))
838                 return (EINVAL);
839         /* Compression doesn't make sense if we have reserved space */
840         if (mdio->md_options & MD_RESERVE)
841                 mdio->md_options &= ~MD_COMPRESS;
842         if (mdio->md_fwsectors != 0)
843                 sc->fwsectors = mdio->md_fwsectors;
844         if (mdio->md_fwheads != 0)
845                 sc->fwheads = mdio->md_fwheads;
846         sc->flags = mdio->md_options & (MD_COMPRESS | MD_FORCE);
847         sc->indir = dimension(sc->mediasize / sc->sectorsize);
848         sc->uma = uma_zcreate(sc->name, sc->sectorsize, NULL, NULL, NULL, NULL,
849             0x1ff, 0);
850         if (mdio->md_options & MD_RESERVE) {
851                 off_t nsectors;
852
853                 nsectors = sc->mediasize / sc->sectorsize;
854                 for (u = 0; u < nsectors; u++) {
855                         sp = (uintptr_t)uma_zalloc(sc->uma, M_NOWAIT | M_ZERO);
856                         if (sp != 0)
857                                 error = s_write(sc->indir, u, sp);
858                         else
859                                 error = ENOMEM;
860                         if (error != 0)
861                                 break;
862                 }
863         }
864         return (error);
865 }
866
867
868 static int
869 mdsetcred(struct md_s *sc, struct ucred *cred)
870 {
871         char *tmpbuf;
872         int error = 0;
873
874         /*
875          * Set credits in our softc
876          */
877
878         if (sc->cred)
879                 crfree(sc->cred);
880         sc->cred = crhold(cred);
881
882         /*
883          * Horrible kludge to establish credentials for NFS  XXX.
884          */
885
886         if (sc->vnode) {
887                 struct uio auio;
888                 struct iovec aiov;
889
890                 tmpbuf = malloc(sc->sectorsize, M_TEMP, M_WAITOK);
891                 bzero(&auio, sizeof(auio));
892
893                 aiov.iov_base = tmpbuf;
894                 aiov.iov_len = sc->sectorsize;
895                 auio.uio_iov = &aiov;
896                 auio.uio_iovcnt = 1;
897                 auio.uio_offset = 0;
898                 auio.uio_rw = UIO_READ;
899                 auio.uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
900                 auio.uio_resid = aiov.iov_len;
901                 vn_lock(sc->vnode, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
902                 error = VOP_READ(sc->vnode, &auio, 0, sc->cred);
903                 VOP_UNLOCK(sc->vnode, 0);
904                 free(tmpbuf, M_TEMP);
905         }
906         return (error);
907 }
908
909 static int
910 mdcreate_vnode(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio, struct thread *td)
911 {
912         struct vattr vattr;
913         struct nameidata nd;
914         int error, flags, vfslocked;
915
916         error = copyinstr(mdio->md_file, sc->file, sizeof(sc->file), NULL);
917         if (error != 0)
918                 return (error);
919         flags = FREAD|FWRITE;
920         /*
921          * If the user specified that this is a read only device, unset the
922          * FWRITE mask before trying to open the backing store.
923          */
924         if ((mdio->md_options & MD_READONLY) != 0)
925                 flags &= ~FWRITE;
926         NDINIT(&nd, LOOKUP, FOLLOW | MPSAFE, UIO_SYSSPACE, sc->file, td);
927         error = vn_open(&nd, &flags, 0, NULL);
928         if (error != 0)
929                 return (error);
930         vfslocked = NDHASGIANT(&nd);
931         NDFREE(&nd, NDF_ONLY_PNBUF);
932         if (nd.ni_vp->v_type != VREG) {
933                 error = EINVAL;
934                 goto bad;
935         }       
936         error = VOP_GETATTR(nd.ni_vp, &vattr, td->td_ucred);
937         if (error != 0)
938                 goto bad;
939         if (VOP_ISLOCKED(nd.ni_vp) != LK_EXCLUSIVE) {
940                 vn_lock(nd.ni_vp, LK_UPGRADE | LK_RETRY);
941                 if (nd.ni_vp->v_iflag & VI_DOOMED) {
942                         /* Forced unmount. */
943                         error = EBADF;
944                         goto bad;
945                 }
946         }
947         nd.ni_vp->v_vflag |= VV_MD;
948         VOP_UNLOCK(nd.ni_vp, 0);
949
950         if (mdio->md_fwsectors != 0)
951                 sc->fwsectors = mdio->md_fwsectors;
952         if (mdio->md_fwheads != 0)
953                 sc->fwheads = mdio->md_fwheads;
954         sc->flags = mdio->md_options & (MD_FORCE | MD_ASYNC);
955         if (!(flags & FWRITE))
956                 sc->flags |= MD_READONLY;
957         sc->vnode = nd.ni_vp;
958
959         error = mdsetcred(sc, td->td_ucred);
960         if (error != 0) {
961                 sc->vnode = NULL;
962                 vn_lock(nd.ni_vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
963                 nd.ni_vp->v_vflag &= ~VV_MD;
964                 goto bad;
965         }
966         VFS_UNLOCK_GIANT(vfslocked);
967         return (0);
968 bad:
969         VOP_UNLOCK(nd.ni_vp, 0);
970         (void)vn_close(nd.ni_vp, flags, td->td_ucred, td);
971         VFS_UNLOCK_GIANT(vfslocked);
972         return (error);
973 }
974
975 static int
976 mddestroy(struct md_s *sc, struct thread *td)
977 {
978         int vfslocked;
979
980         if (sc->gp) {
981                 sc->gp->softc = NULL;
982                 g_topology_lock();
983                 g_wither_geom(sc->gp, ENXIO);
984                 g_topology_unlock();
985                 sc->gp = NULL;
986                 sc->pp = NULL;
987         }
988         if (sc->devstat) {
989                 devstat_remove_entry(sc->devstat);
990                 sc->devstat = NULL;
991         }
992         mtx_lock(&sc->queue_mtx);
993         sc->flags |= MD_SHUTDOWN;
994         wakeup(sc);
995         while (!(sc->flags & MD_EXITING))
996                 msleep(sc->procp, &sc->queue_mtx, PRIBIO, "mddestroy", hz / 10);
997         mtx_unlock(&sc->queue_mtx);
998         mtx_destroy(&sc->queue_mtx);
999         if (sc->vnode != NULL) {
1000                 vfslocked = VFS_LOCK_GIANT(sc->vnode->v_mount);
1001                 vn_lock(sc->vnode, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
1002                 sc->vnode->v_vflag &= ~VV_MD;
1003                 VOP_UNLOCK(sc->vnode, 0);
1004                 (void)vn_close(sc->vnode, sc->flags & MD_READONLY ?
1005                     FREAD : (FREAD|FWRITE), sc->cred, td);
1006                 VFS_UNLOCK_GIANT(vfslocked);
1007         }
1008         if (sc->cred != NULL)
1009                 crfree(sc->cred);
1010         if (sc->object != NULL)
1011                 vm_object_deallocate(sc->object);
1012         if (sc->indir)
1013                 destroy_indir(sc, sc->indir);
1014         if (sc->uma)
1015                 uma_zdestroy(sc->uma);
1016
1017         LIST_REMOVE(sc, list);
1018         free(sc, M_MD);
1019         return (0);
1020 }
1021
1022 static int
1023 mdcreate_swap(struct md_s *sc, struct md_ioctl *mdio, struct thread *td)
1024 {
1025         vm_ooffset_t npage;
1026         int error;
1027
1028         /*
1029          * Range check.  Disallow negative sizes or any size less then the
1030          * size of a page.  Then round to a page.
1031          */
1032         if (sc->mediasize == 0 || (sc->mediasize % PAGE_SIZE) != 0)
1033                 return (EDOM);
1034
1035         /*
1036          * Allocate an OBJT_SWAP object.
1037          *
1038          * Note the truncation.
1039          */
1040
1041         npage = mdio->md_mediasize / PAGE_SIZE;
1042         if (mdio->md_fwsectors != 0)
1043                 sc->fwsectors = mdio->md_fwsectors;
1044         if (mdio->md_fwheads != 0)
1045                 sc->fwheads = mdio->md_fwheads;
1046         sc->object = vm_pager_allocate(OBJT_SWAP, NULL, PAGE_SIZE * npage,
1047             VM_PROT_DEFAULT, 0, td->td_ucred);
1048         if (sc->object == NULL)
1049                 return (ENOMEM);
1050         sc->flags = mdio->md_options & MD_FORCE;
1051         if (mdio->md_options & MD_RESERVE) {
1052                 if (swap_pager_reserve(sc->object, 0, npage) < 0) {
1053                         error = EDOM;
1054                         goto finish;
1055                 }
1056         }
1057         error = mdsetcred(sc, td->td_ucred);
1058  finish:
1059         if (error != 0) {
1060                 vm_object_deallocate(sc->object);
1061                 sc->object = NULL;
1062         }
1063         return (error);
1064 }
1065
1066
1067 static int
1068 xmdctlioctl(struct cdev *dev, u_long cmd, caddr_t addr, int flags, struct thread *td)
1069 {
1070         struct md_ioctl *mdio;
1071         struct md_s *sc;
1072         int error, i;
1073
1074         if (md_debug)
1075                 printf("mdctlioctl(%s %lx %p %x %p)\n",
1076                         devtoname(dev), cmd, addr, flags, td);
1077
1078         mdio = (struct md_ioctl *)addr;
1079         if (mdio->md_version != MDIOVERSION)
1080                 return (EINVAL);
1081
1082         /*
1083          * We assert the version number in the individual ioctl
1084          * handlers instead of out here because (a) it is possible we
1085          * may add another ioctl in the future which doesn't read an
1086          * mdio, and (b) the correct return value for an unknown ioctl
1087          * is ENOIOCTL, not EINVAL.
1088          */
1089         error = 0;
1090         switch (cmd) {
1091         case MDIOCATTACH:
1092                 switch (mdio->md_type) {
1093                 case MD_MALLOC:
1094                 case MD_PRELOAD:
1095                 case MD_VNODE:
1096                 case MD_SWAP:
1097                         break;
1098                 default:
1099                         return (EINVAL);
1100                 }
1101                 if (mdio->md_options & MD_AUTOUNIT)
1102                         sc = mdnew(-1, &error, mdio->md_type);
1103                 else
1104                         sc = mdnew(mdio->md_unit, &error, mdio->md_type);
1105                 if (sc == NULL)
1106                         return (error);
1107                 if (mdio->md_options & MD_AUTOUNIT)
1108                         mdio->md_unit = sc->unit;
1109                 sc->mediasize = mdio->md_mediasize;
1110                 if (mdio->md_sectorsize == 0)
1111                         sc->sectorsize = DEV_BSIZE;
1112                 else
1113                         sc->sectorsize = mdio->md_sectorsize;
1114                 error = EDOOFUS;
1115                 switch (sc->type) {
1116                 case MD_MALLOC:
1117                         sc->start = mdstart_malloc;
1118                         error = mdcreate_malloc(sc, mdio);
1119                         break;
1120                 case MD_PRELOAD:
1121                         sc->start = mdstart_preload;
1122                         error = mdcreate_preload(sc, mdio);
1123                         break;
1124                 case MD_VNODE:
1125                         sc->start = mdstart_vnode;
1126                         error = mdcreate_vnode(sc, mdio, td);
1127                         break;
1128                 case MD_SWAP:
1129                         sc->start = mdstart_swap;
1130                         error = mdcreate_swap(sc, mdio, td);
1131                         break;
1132                 }
1133                 if (error != 0) {
1134                         mddestroy(sc, td);
1135                         return (error);
1136                 }
1137
1138                 /* Prune off any residual fractional sector */
1139                 i = sc->mediasize % sc->sectorsize;
1140                 sc->mediasize -= i;
1141
1142                 mdinit(sc);
1143                 return (0);
1144         case MDIOCDETACH:
1145                 if (mdio->md_mediasize != 0 ||
1146                     (mdio->md_options & ~MD_FORCE) != 0)
1147                         return (EINVAL);
1148
1149                 sc = mdfind(mdio->md_unit);
1150                 if (sc == NULL)
1151                         return (ENOENT);
1152                 if (sc->opencount != 0 && !(sc->flags & MD_FORCE) &&
1153                     !(mdio->md_options & MD_FORCE))
1154                         return (EBUSY);
1155                 return (mddestroy(sc, td));
1156         case MDIOCQUERY:
1157                 sc = mdfind(mdio->md_unit);
1158                 if (sc == NULL)
1159                         return (ENOENT);
1160                 mdio->md_type = sc->type;
1161                 mdio->md_options = sc->flags;
1162                 mdio->md_mediasize = sc->mediasize;
1163                 mdio->md_sectorsize = sc->sectorsize;
1164                 if (sc->type == MD_VNODE)
1165                         error = copyout(sc->file, mdio->md_file,
1166                             strlen(sc->file) + 1);
1167                 return (error);
1168         case MDIOCLIST:
1169                 i = 1;
1170                 LIST_FOREACH(sc, &md_softc_list, list) {
1171                         if (i == MDNPAD - 1)
1172                                 mdio->md_pad[i] = -1;
1173                         else
1174                                 mdio->md_pad[i++] = sc->unit;
1175                 }
1176                 mdio->md_pad[0] = i - 1;
1177                 return (0);
1178         default:
1179                 return (ENOIOCTL);
1180         };
1181 }
1182
1183 static int
1184 mdctlioctl(struct cdev *dev, u_long cmd, caddr_t addr, int flags, struct thread *td)
1185 {
1186         int error; 
1187
1188         sx_xlock(&md_sx);
1189         error = xmdctlioctl(dev, cmd, addr, flags, td);
1190         sx_xunlock(&md_sx);
1191         return (error);
1192 }
1193
1194 static void
1195 md_preloaded(u_char *image, size_t length)
1196 {
1197         struct md_s *sc;
1198         int error;
1199
1200         sc = mdnew(-1, &error, MD_PRELOAD);
1201         if (sc == NULL)
1202                 return;
1203         sc->mediasize = length;
1204         sc->sectorsize = DEV_BSIZE;
1205         sc->pl_ptr = image;
1206         sc->pl_len = length;
1207         sc->start = mdstart_preload;
1208 #ifdef MD_ROOT
1209         if (sc->unit == 0)
1210                 rootdevnames[0] = "ufs:/dev/md0";
1211 #endif
1212         mdinit(sc);
1213 }
1214
1215 static void
1216 g_md_init(struct g_class *mp __unused)
1217 {
1218
1219         caddr_t mod;
1220         caddr_t c;
1221         u_char *ptr, *name, *type;
1222         unsigned len;
1223
1224         mod = NULL;
1225         sx_init(&md_sx, "MD config lock");
1226         g_topology_unlock();
1227 #ifdef MD_ROOT_SIZE
1228         sx_xlock(&md_sx);
1229         md_preloaded(mfs_root.start, sizeof(mfs_root.start));
1230         sx_xunlock(&md_sx);
1231 #endif
1232         /* XXX: are preload_* static or do they need Giant ? */
1233         while ((mod = preload_search_next_name(mod)) != NULL) {
1234                 name = (char *)preload_search_info(mod, MODINFO_NAME);
1235                 if (name == NULL)
1236                         continue;
1237                 type = (char *)preload_search_info(mod, MODINFO_TYPE);
1238                 if (type == NULL)
1239                         continue;
1240                 if (strcmp(type, "md_image") && strcmp(type, "mfs_root"))
1241                         continue;
1242                 c = preload_search_info(mod, MODINFO_ADDR);
1243                 ptr = *(u_char **)c;
1244                 c = preload_search_info(mod, MODINFO_SIZE);
1245                 len = *(size_t *)c;
1246                 printf("%s%d: Preloaded image <%s> %d bytes at %p\n",
1247                     MD_NAME, mdunits, name, len, ptr);
1248                 sx_xlock(&md_sx);
1249                 md_preloaded(ptr, len);
1250                 sx_xunlock(&md_sx);
1251         }
1252         status_dev = make_dev(&mdctl_cdevsw, INT_MAX, UID_ROOT, GID_WHEEL,
1253             0600, MDCTL_NAME);
1254         g_topology_lock();
1255 }
1256
1257 static void
1258 g_md_dumpconf(struct sbuf *sb, const char *indent, struct g_geom *gp, 
1259     struct g_consumer *cp __unused, struct g_provider *pp)
1260 {
1261         struct md_s *mp;
1262         char *type;
1263
1264         mp = gp->softc;
1265         if (mp == NULL)
1266                 return;
1267
1268         switch (mp->type) {
1269         case MD_MALLOC:
1270                 type = "malloc";
1271                 break;
1272         case MD_PRELOAD:
1273                 type = "preload";
1274                 break;
1275         case MD_VNODE:
1276                 type = "vnode";
1277                 break;
1278         case MD_SWAP:
1279                 type = "swap";
1280                 break;
1281         default:
1282                 type = "unknown";
1283                 break;
1284         }
1285
1286         if (pp != NULL) {
1287                 if (indent == NULL) {
1288                         sbuf_printf(sb, " u %d", mp->unit);
1289                         sbuf_printf(sb, " s %ju", (uintmax_t) mp->sectorsize);
1290                         sbuf_printf(sb, " f %ju", (uintmax_t) mp->fwheads);
1291                         sbuf_printf(sb, " fs %ju", (uintmax_t) mp->fwsectors);
1292                         sbuf_printf(sb, " l %ju", (uintmax_t) mp->mediasize);
1293                         sbuf_printf(sb, " t %s", type);
1294                         if (mp->type == MD_VNODE && mp->vnode != NULL)
1295                                 sbuf_printf(sb, " file %s", mp->file);
1296                 } else {
1297                         sbuf_printf(sb, "%s<unit>%d</unit>\n", indent,
1298                             mp->unit);
1299                         sbuf_printf(sb, "%s<sectorsize>%ju</sectorsize>\n",
1300                             indent, (uintmax_t) mp->sectorsize);
1301                         sbuf_printf(sb, "%s<fwheads>%ju</fwheads>\n",
1302                             indent, (uintmax_t) mp->fwheads);
1303                         sbuf_printf(sb, "%s<fwsectors>%ju</fwsectors>\n",
1304                             indent, (uintmax_t) mp->fwsectors);
1305                         sbuf_printf(sb, "%s<length>%ju</length>\n",
1306                             indent, (uintmax_t) mp->mediasize);
1307                         sbuf_printf(sb, "%s<type>%s</type>\n", indent,
1308                             type);
1309                         if (mp->type == MD_VNODE && mp->vnode != NULL)
1310                                 sbuf_printf(sb, "%s<file>%s</file>\n",
1311                                     indent, mp->file);
1312                 }
1313         }
1314 }
1315
1316 static void
1317 g_md_fini(struct g_class *mp __unused)
1318 {
1319
1320         sx_destroy(&md_sx);
1321         if (status_dev != NULL)
1322                 destroy_dev(status_dev);
1323 }