sys/geom/uzip/g_uzip.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2004 Max Khon
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  */
  26
  27 #include <sys/cdefs.h>
  28 __FBSDID("$FreeBSD$");
  29
  30 #include <sys/param.h>
  31 #include <sys/bio.h>
  32 #include <sys/endian.h>
  33 #include <sys/errno.h>
  34 #include <sys/kernel.h>
  35 #include <sys/lock.h>
  36 #include <sys/mutex.h>
  37 #include <sys/malloc.h>
  38 #include <sys/systm.h>
  39 #include <sys/sysctl.h>
  40
  41 #include <geom/geom.h>
  42 #include <net/zlib.h>
  43
  44 FEATURE(geom_uzip, "GEOM uzip read-only compressed disks support");
  45
  46 #undef GEOM_UZIP_DEBUG
  47 #ifdef GEOM_UZIP_DEBUG
  48 #define DPRINTF(a)      printf a
  49 #else
  50 #define DPRINTF(a)
  51 #endif
  52
  53 static MALLOC_DEFINE(M_GEOM_UZIP, "geom_uzip", "GEOM UZIP data structures");
  54
  55 #define UZIP_CLASS_NAME "UZIP"
  56
  57 /*
  58  * Maximum allowed valid block size (to prevent foot-shooting)
  59  */
  60 #define MAX_BLKSZ       (MAXPHYS - MAXPHYS / 1000 - 12)
  61
  62 /*
  63  * Integer values (block size, number of blocks, offsets)
  64  * are stored in big-endian (network) order on disk and struct cloop_header
  65  * and in native order in struct g_uzip_softc
  66  */
  67
  68 #define CLOOP_MAGIC_LEN 128
  69 static char CLOOP_MAGIC_START[] = "#!/bin/sh\n";
  70
  71 struct cloop_header {
  72         char magic[CLOOP_MAGIC_LEN];    /* cloop magic */
  73         uint32_t blksz;                 /* block size */
  74         uint32_t nblocks;               /* number of blocks */
  75 };
  76
  77 struct g_uzip_softc {
  78         uint32_t blksz;                 /* block size */
  79         uint32_t nblocks;               /* number of blocks */
  80         uint64_t *offsets;
  81
  82         struct mtx last_mtx;
  83         uint32_t last_blk;              /* last blk no */
  84         char *last_buf;                 /* last blk data */
  85         int req_total;                  /* total requests */
  86         int req_cached;                 /* cached requests */
  87 };
  88
  89 static void
  90 g_uzip_softc_free(struct g_uzip_softc *sc, struct g_geom *gp)
  91 {
  92         if (gp != NULL) {
  93                 printf("%s: %d requests, %d cached\n",
  94                     gp->name, sc->req_total, sc->req_cached);
  95         }
  96         if (sc->offsets != NULL)
  97                 free(sc->offsets, M_GEOM_UZIP);
  98         mtx_destroy(&sc->last_mtx);
  99         free(sc->last_buf, M_GEOM_UZIP);
 100         free(sc, M_GEOM_UZIP);
 101 }
 102
 103 static void *
 104 z_alloc(void *nil, u_int type, u_int size)
 105 {
 106         void *ptr;
 107
 108         ptr = malloc(type * size, M_GEOM_UZIP, M_NOWAIT);
 109         return ptr;
 110 }
 111
 112 static void
 113 z_free(void *nil, void *ptr)
 114 {
 115         free(ptr, M_GEOM_UZIP);
 116 }
 117
 118 static void
 119 g_uzip_done(struct bio *bp)
 120 {
 121         int err;
 122         struct bio *bp2;
 123         z_stream zs;
 124         struct g_provider *pp, *pp2;
 125         struct g_consumer *cp;
 126         struct g_geom *gp;
 127         struct g_uzip_softc *sc;
 128         off_t pos, upos;
 129         uint32_t start_blk, i;
 130         size_t bsize;
 131
 132         bp2 = bp->bio_parent;
 133         pp = bp2->bio_to;
 134         gp = pp->geom;
 135         cp = LIST_FIRST(&gp->consumer);
 136         pp2 = cp->provider;
 137         sc = gp->softc;
 138         DPRINTF(("%s: done\n", gp->name));
 139
 140         bp2->bio_error = bp->bio_error;
 141         if (bp2->bio_error != 0)
 142                 goto done;
 143
 144         /*
 145          * Uncompress data.
 146          */
 147         zs.zalloc = z_alloc;
 148         zs.zfree = z_free;
 149         err = inflateInit(&zs);
 150         if (err != Z_OK) {
 151                 bp2->bio_error = EIO;
 152                 goto done;
 153         }
 154         start_blk = bp2->bio_offset / sc->blksz;
 155         bsize = pp2->sectorsize;
 156         pos = sc->offsets[start_blk] % bsize;
 157         upos = 0;
 158         DPRINTF(("%s: done: start_blk %d, pos %lld, upos %lld (%lld, %d, %d)\n",
 159             gp->name, start_blk, pos, upos,
 160             bp2->bio_offset, sc->blksz, bsize));
 161         for (i = start_blk; upos < bp2->bio_length; i++) {
 162                 off_t len, ulen, uoff;
 163
 164                 uoff = i == start_blk ? bp2->bio_offset % sc->blksz : 0;
 165                 ulen = MIN(sc->blksz - uoff, bp2->bio_length - upos);
 166                 len = sc->offsets[i + 1] - sc->offsets[i];
 167
 168                 if (len == 0) {
 169                         /* All zero block: no cache update */
 170                         bzero(bp2->bio_data + upos, ulen);
 171                         upos += ulen;
 172                         bp2->bio_completed += ulen;
 173                         continue;
 174                 }
 175                 zs.next_in = bp->bio_data + pos;
 176                 zs.avail_in = len;
 177                 zs.next_out = sc->last_buf;
 178                 zs.avail_out = sc->blksz;
 179                 mtx_lock(&sc->last_mtx);
 180                 err = inflate(&zs, Z_FINISH);
 181                 if (err != Z_STREAM_END) {
 182                         sc->last_blk = -1;
 183                         mtx_unlock(&sc->last_mtx);
 184                         DPRINTF(("%s: done: inflate failed (%lld + %lld -> %lld + %lld + %lld)\n",
 185                             gp->name, pos, len, uoff, upos, ulen));
 186                         inflateEnd(&zs);
 187                         bp2->bio_error = EIO;
 188                         goto done;
 189                 }
 190                 sc->last_blk = i;
 191                 DPRINTF(("%s: done: inflated %lld + %lld -> %lld + %lld + %lld\n",
 192                     gp->name,
 193                     pos, len,
 194                     uoff, upos, ulen));
 195                 memcpy(bp2->bio_data + upos, sc->last_buf + uoff, ulen);
 196                 mtx_unlock(&sc->last_mtx);
 197
 198                 pos += len;
 199                 upos += ulen;
 200                 bp2->bio_completed += ulen;
 201                 err = inflateReset(&zs);
 202                 if (err != Z_OK) {
 203                         inflateEnd(&zs);
 204                         bp2->bio_error = EIO;
 205                         goto done;
 206                 }
 207         }
 208         err = inflateEnd(&zs);
 209         if (err != Z_OK) {
 210                 bp2->bio_error = EIO;
 211                 goto done;
 212         }
 213
 214 done:
 215         /*
 216          * Finish processing the request.
 217          */
 218         DPRINTF(("%s: done: (%d, %lld, %ld)\n",
 219             gp->name, bp2->bio_error, bp2->bio_completed, bp2->bio_resid));
 220         free(bp->bio_data, M_GEOM_UZIP);
 221         g_destroy_bio(bp);
 222         g_io_deliver(bp2, bp2->bio_error);
 223 }
 224
 225 static void
 226 g_uzip_start(struct bio *bp)
 227 {
 228         struct bio *bp2;
 229         struct g_provider *pp, *pp2;
 230         struct g_geom *gp;
 231         struct g_consumer *cp;
 232         struct g_uzip_softc *sc;
 233         uint32_t start_blk, end_blk;
 234         size_t bsize;
 235
 236         pp = bp->bio_to;
 237         gp = pp->geom;
 238         DPRINTF(("%s: start (%d)\n", gp->name, bp->bio_cmd));
 239
 240         if (bp->bio_cmd != BIO_READ) {
 241                 g_io_deliver(bp, EOPNOTSUPP);
 242                 return;
 243         }
 244
 245         cp = LIST_FIRST(&gp->consumer);
 246         pp2 = cp->provider;
 247         sc = gp->softc;
 248
 249         start_blk = bp->bio_offset / sc->blksz;
 250         end_blk = (bp->bio_offset + bp->bio_length + sc->blksz - 1) / sc->blksz;
 251         KASSERT(start_blk < sc->nblocks,
 252                 ("start_blk out of range"));
 253         KASSERT(end_blk <= sc->nblocks,
 254                 ("end_blk out of range"));
 255
 256         sc->req_total++;
 257         if (start_blk + 1 == end_blk) {
 258                 mtx_lock(&sc->last_mtx);
 259                 if (start_blk == sc->last_blk) {
 260                         off_t uoff;
 261
 262                         uoff = bp->bio_offset % sc->blksz;
 263                         KASSERT(bp->bio_length <= sc->blksz - uoff,
 264                             ("cached data error"));
 265                         memcpy(bp->bio_data, sc->last_buf + uoff,
 266                             bp->bio_length);
 267                         sc->req_cached++;
 268                         mtx_unlock(&sc->last_mtx);
 269
 270                         DPRINTF(("%s: start: cached 0 + %lld, %lld + 0 + %lld\n",
 271                             gp->name, bp->bio_length, uoff, bp->bio_length));
 272                         bp->bio_completed = bp->bio_length;
 273                         g_io_deliver(bp, 0);
 274                         return;
 275                 }
 276                 mtx_unlock(&sc->last_mtx);
 277         }
 278
 279         bp2 = g_clone_bio(bp);
 280         if (bp2 == NULL) {
 281                 g_io_deliver(bp, ENOMEM);
 282                 return;
 283         }
 284         bp2->bio_done = g_uzip_done;
 285         DPRINTF(("%s: start (%d..%d), %s: %d + %lld, %s: %d + %lld\n",
 286             gp->name, start_blk, end_blk,
 287             pp->name, pp->sectorsize, pp->mediasize,
 288             pp2->name, pp2->sectorsize, pp2->mediasize));
 289         bsize = pp2->sectorsize;
 290         bp2->bio_offset = sc->offsets[start_blk] - sc->offsets[start_blk] % bsize;
 291         bp2->bio_length = sc->offsets[end_blk] - bp2->bio_offset;
 292         bp2->bio_length = (bp2->bio_length + bsize - 1) / bsize * bsize;
 293         DPRINTF(("%s: start %lld + %lld -> %lld + %lld -> %lld + %lld\n",
 294             gp->name,
 295             bp->bio_offset, bp->bio_length,
 296             sc->offsets[start_blk], sc->offsets[end_blk] - sc->offsets[start_blk],
 297             bp2->bio_offset, bp2->bio_length));
 298         bp2->bio_data = malloc(bp2->bio_length, M_GEOM_UZIP, M_NOWAIT);
 299         if (bp2->bio_data == NULL) {
 300                 g_destroy_bio(bp2);
 301                 g_io_deliver(bp, ENOMEM);
 302                 return;
 303         }
 304
 305         g_io_request(bp2, cp);
 306         DPRINTF(("%s: start ok\n", gp->name));
 307 }
 308
 309 static void
 310 g_uzip_orphan(struct g_consumer *cp)
 311 {
 312         struct g_geom *gp;
 313
 314         g_trace(G_T_TOPOLOGY, "g_uzip_orphan(%p/%s)", cp, cp->provider->name);
 315         g_topology_assert();
 316
 317         gp = cp->geom;
 318         g_uzip_softc_free(gp->softc, gp);
 319         gp->softc = NULL;
 320         g_wither_geom(gp, ENXIO);
 321 }
 322
 323 static int
 324 g_uzip_access(struct g_provider *pp, int dr, int dw, int de)
 325 {
 326         struct g_geom *gp;
 327         struct g_consumer *cp;
 328
 329         gp = pp->geom;
 330         cp = LIST_FIRST(&gp->consumer);
 331         KASSERT (cp != NULL, ("g_uzip_access but no consumer"));
 332
 333         if (cp->acw + dw > 0)
 334                 return EROFS;
 335
 336         return (g_access(cp, dr, dw, de));
 337 }
 338
 339 static void
 340 g_uzip_spoiled(struct g_consumer *cp)
 341 {
 342         struct g_geom *gp;
 343
 344         gp = cp->geom;
 345         g_trace(G_T_TOPOLOGY, "g_uzip_spoiled(%p/%s)", cp, gp->name);
 346         g_topology_assert();
 347
 348         g_uzip_softc_free(gp->softc, gp);
 349         gp->softc = NULL;
 350         g_wither_geom(gp, ENXIO);
 351 }
 352
 353 static struct g_geom *
 354 g_uzip_taste(struct g_class *mp, struct g_provider *pp, int flags)
 355 {
 356         int error;
 357         uint32_t i, total_offsets, offsets_read, blk;
 358         void *buf;
 359         struct cloop_header *header;
 360         struct g_consumer *cp;
 361         struct g_geom *gp;
 362         struct g_provider *pp2;
 363         struct g_uzip_softc *sc;
 364
 365         g_trace(G_T_TOPOLOGY, "g_uzip_taste(%s,%s)", mp->name, pp->name);
 366         g_topology_assert();
 367
 368         /* Skip providers that are already open for writing. */
 369         if (pp->acw > 0)
 370                 return (NULL);
 371
 372         buf = NULL;
 373
 374         /*
 375          * Create geom instance.
 376          */
 377         gp = g_new_geomf(mp, "%s.uzip", pp->name);
 378         cp = g_new_consumer(gp);
 379         error = g_attach(cp, pp);
 380         if (error == 0)
 381                 error = g_access(cp, 1, 0, 0);
 382         if (error) {
 383                 g_detach(cp);
 384                 g_destroy_consumer(cp);
 385                 g_destroy_geom(gp);
 386                 return (NULL);
 387         }
 388         g_topology_unlock();
 389
 390         /*
 391          * Read cloop header, look for CLOOP magic, perform
 392          * other validity checks.
 393          */
 394         DPRINTF(("%s: media sectorsize %u, mediasize %lld\n",
 395             gp->name, pp->sectorsize, pp->mediasize));
 396         buf = g_read_data(cp, 0, pp->sectorsize, NULL);
 397         if (buf == NULL)
 398                 goto err;
 399         header = (struct cloop_header *) buf;
 400         if (strncmp(header->magic, CLOOP_MAGIC_START,
 401                     sizeof(CLOOP_MAGIC_START) - 1) != 0) {
 402                 DPRINTF(("%s: no CLOOP magic\n", gp->name));
 403                 goto err;
 404         }
 405         if (header->magic[0x0b] != 'V' || header->magic[0x0c] < '2') {
 406                 DPRINTF(("%s: image version too old\n", gp->name));
 407                 goto err;
 408         }
 409
 410         /*
 411          * Initialize softc and read offsets.
 412          */
 413         sc = malloc(sizeof(*sc), M_GEOM_UZIP, M_WAITOK | M_ZERO);
 414         gp->softc = sc;
 415         sc->blksz = ntohl(header->blksz);
 416         sc->nblocks = ntohl(header->nblocks);
 417         if (sc->blksz % 512 != 0) {
 418                 printf("%s: block size (%u) should be multiple of 512.\n",
 419                     gp->name, sc->blksz);
 420                 goto err;
 421         }
 422         if (sc->blksz > MAX_BLKSZ) {
 423                 printf("%s: block size (%u) should not be larger than %d.\n",
 424                     gp->name, sc->blksz, MAX_BLKSZ);
 425         }
 426         total_offsets = sc->nblocks + 1;
 427         if (sizeof(struct cloop_header) +
 428             total_offsets * sizeof(uint64_t) > pp->mediasize) {
 429                 printf("%s: media too small for %u blocks\n",
 430                        gp->name, sc->nblocks);
 431                 goto err;
 432         }
 433         sc->offsets = malloc(
 434             total_offsets * sizeof(uint64_t), M_GEOM_UZIP, M_WAITOK);
 435         offsets_read = MIN(total_offsets,
 436             (pp->sectorsize - sizeof(*header)) / sizeof(uint64_t));
 437         for (i = 0; i < offsets_read; i++)
 438                 sc->offsets[i] = be64toh(((uint64_t *) (header + 1))[i]);
 439         DPRINTF(("%s: %u offsets in the first sector\n",
 440                gp->name, offsets_read));
 441         for (blk = 1; offsets_read < total_offsets; blk++) {
 442                 uint32_t nread;
 443
 444                 free(buf, M_GEOM);
 445                 buf = g_read_data(
 446                     cp, blk * pp->sectorsize, pp->sectorsize, NULL);
 447                 if (buf == NULL)
 448                         goto err;
 449                 nread = MIN(total_offsets - offsets_read,
 450                      pp->sectorsize / sizeof(uint64_t));
 451                 DPRINTF(("%s: %u offsets read from sector %d\n",
 452                     gp->name, nread, blk));
 453                 for (i = 0; i < nread; i++) {
 454                         sc->offsets[offsets_read + i] =
 455                             be64toh(((uint64_t *) buf)[i]);
 456                 }
 457                 offsets_read += nread;
 458         }
 459         DPRINTF(("%s: done reading offsets\n", gp->name));
 460         mtx_init(&sc->last_mtx, "geom_uzip cache", NULL, MTX_DEF);
 461         sc->last_blk = -1;
 462         sc->last_buf = malloc(sc->blksz, M_GEOM_UZIP, M_WAITOK);
 463         sc->req_total = 0;
 464         sc->req_cached = 0;
 465
 466         g_topology_lock();
 467         pp2 = g_new_providerf(gp, "%s", gp->name);
 468         pp2->sectorsize = 512;
 469         pp2->mediasize = (off_t)sc->nblocks * sc->blksz;
 470         pp2->flags = pp->flags & G_PF_CANDELETE;
 471         pp2->stripesize = pp->stripesize;
 472         pp2->stripeoffset = pp->stripeoffset;
 473         g_error_provider(pp2, 0);
 474         g_access(cp, -1, 0, 0);
 475
 476         DPRINTF(("%s: taste ok (%d, %lld), (%d, %d), %x\n",
 477             gp->name,
 478             pp2->sectorsize, pp2->mediasize,
 479             pp2->stripeoffset, pp2->stripesize, pp2->flags));
 480         printf("%s: %u x %u blocks\n",
 481                gp->name, sc->nblocks, sc->blksz);
 482         return (gp);
 483
 484 err:
 485         g_topology_lock();
 486         g_access(cp, -1, 0, 0);
 487         if (buf != NULL)
 488                 free(buf, M_GEOM);
 489         if (gp->softc != NULL) {
 490                 g_uzip_softc_free(gp->softc, NULL);
 491                 gp->softc = NULL;
 492         }
 493         g_detach(cp);
 494         g_destroy_consumer(cp);
 495         g_destroy_geom(gp);
 496         return (NULL);
 497 }
 498
 499 static int
 500 g_uzip_destroy_geom(struct gctl_req *req, struct g_class *mp, struct g_geom *gp)
 501 {
 502         struct g_provider *pp;
 503
 504         g_trace(G_T_TOPOLOGY, "g_uzip_destroy_geom(%s, %s)", mp->name, gp->name);
 505         g_topology_assert();
 506
 507         if (gp->softc == NULL) {
 508                 printf("%s(%s): gp->softc == NULL\n", __func__, gp->name);
 509                 return (ENXIO);
 510         }
 511
 512         KASSERT(gp != NULL, ("NULL geom"));
 513         pp = LIST_FIRST(&gp->provider);
 514         KASSERT(pp != NULL, ("NULL provider"));
 515         if (pp->acr > 0 || pp->acw > 0 || pp->ace > 0)
 516                 return (EBUSY);
 517
 518         g_uzip_softc_free(gp->softc, gp);
 519         gp->softc = NULL;
 520         g_wither_geom(gp, ENXIO);
 521         return (0);
 522 }
 523
 524 static struct g_class g_uzip_class = {
 525         .name = UZIP_CLASS_NAME,
 526         .version = G_VERSION,
 527         .taste = g_uzip_taste,
 528         .destroy_geom = g_uzip_destroy_geom,
 529
 530         .start = g_uzip_start,
 531         .orphan = g_uzip_orphan,
 532         .access = g_uzip_access,
 533         .spoiled = g_uzip_spoiled,
 534 };
 535
 536 DECLARE_GEOM_CLASS(g_uzip_class, g_uzip);
 537 MODULE_DEPEND(g_uzip, zlib, 1, 1, 1);