167765c477470b346591850e9a5d0f1b5c5e3626
[pandora-kernel.git] / drivers / md / dm.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2001, 2002 Sistina Software (UK) Limited.
3  * Copyright (C) 2004-2006 Red Hat, Inc. All rights reserved.
4  *
5  * This file is released under the GPL.
6  */
7
8 #include "dm.h"
9 #include "dm-bio-list.h"
10
11 #include <linux/init.h>
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/mutex.h>
14 #include <linux/moduleparam.h>
15 #include <linux/blkpg.h>
16 #include <linux/bio.h>
17 #include <linux/buffer_head.h>
18 #include <linux/mempool.h>
19 #include <linux/slab.h>
20 #include <linux/idr.h>
21 #include <linux/hdreg.h>
22 #include <linux/blktrace_api.h>
23 #include <linux/smp_lock.h>
24
25 #define DM_MSG_PREFIX "core"
26
27 static const char *_name = DM_NAME;
28
29 static unsigned int major = 0;
30 static unsigned int _major = 0;
31
32 static DEFINE_SPINLOCK(_minor_lock);
33 /*
34  * One of these is allocated per bio.
35  */
36 struct dm_io {
37         struct mapped_device *md;
38         int error;
39         struct bio *bio;
40         atomic_t io_count;
41         unsigned long start_time;
42 };
43
44 /*
45  * One of these is allocated per target within a bio.  Hopefully
46  * this will be simplified out one day.
47  */
48 struct dm_target_io {
49         struct dm_io *io;
50         struct dm_target *ti;
51         union map_info info;
52 };
53
54 union map_info *dm_get_mapinfo(struct bio *bio)
55 {
56         if (bio && bio->bi_private)
57                 return &((struct dm_target_io *)bio->bi_private)->info;
58         return NULL;
59 }
60
61 #define MINOR_ALLOCED ((void *)-1)
62
63 /*
64  * Bits for the md->flags field.
65  */
66 #define DMF_BLOCK_IO 0
67 #define DMF_SUSPENDED 1
68 #define DMF_FROZEN 2
69 #define DMF_FREEING 3
70 #define DMF_DELETING 4
71 #define DMF_NOFLUSH_SUSPENDING 5
72
73 struct mapped_device {
74         struct rw_semaphore io_lock;
75         struct semaphore suspend_lock;
76         spinlock_t pushback_lock;
77         rwlock_t map_lock;
78         atomic_t holders;
79         atomic_t open_count;
80
81         unsigned long flags;
82
83         struct request_queue *queue;
84         struct gendisk *disk;
85         char name[16];
86
87         void *interface_ptr;
88
89         /*
90          * A list of ios that arrived while we were suspended.
91          */
92         atomic_t pending;
93         wait_queue_head_t wait;
94         struct bio_list deferred;
95         struct bio_list pushback;
96
97         /*
98          * The current mapping.
99          */
100         struct dm_table *map;
101
102         /*
103          * io objects are allocated from here.
104          */
105         mempool_t *io_pool;
106         mempool_t *tio_pool;
107
108         struct bio_set *bs;
109
110         /*
111          * Event handling.
112          */
113         atomic_t event_nr;
114         wait_queue_head_t eventq;
115
116         /*
117          * freeze/thaw support require holding onto a super block
118          */
119         struct super_block *frozen_sb;
120         struct block_device *suspended_bdev;
121
122         /* forced geometry settings */
123         struct hd_geometry geometry;
124 };
125
126 #define MIN_IOS 256
127 static struct kmem_cache *_io_cache;
128 static struct kmem_cache *_tio_cache;
129
130 static int __init local_init(void)
131 {
132         int r;
133
134         /* allocate a slab for the dm_ios */
135         _io_cache = KMEM_CACHE(dm_io, 0);
136         if (!_io_cache)
137                 return -ENOMEM;
138
139         /* allocate a slab for the target ios */
140         _tio_cache = KMEM_CACHE(dm_target_io, 0);
141         if (!_tio_cache) {
142                 kmem_cache_destroy(_io_cache);
143                 return -ENOMEM;
144         }
145
146         _major = major;
147         r = register_blkdev(_major, _name);
148         if (r < 0) {
149                 kmem_cache_destroy(_tio_cache);
150                 kmem_cache_destroy(_io_cache);
151                 return r;
152         }
153
154         if (!_major)
155                 _major = r;
156
157         return 0;
158 }
159
160 static void local_exit(void)
161 {
162         kmem_cache_destroy(_tio_cache);
163         kmem_cache_destroy(_io_cache);
164         unregister_blkdev(_major, _name);
165
166         _major = 0;
167
168         DMINFO("cleaned up");
169 }
170
171 int (*_inits[])(void) __initdata = {
172         local_init,
173         dm_target_init,
174         dm_linear_init,
175         dm_stripe_init,
176         dm_interface_init,
177 };
178
179 void (*_exits[])(void) = {
180         local_exit,
181         dm_target_exit,
182         dm_linear_exit,
183         dm_stripe_exit,
184         dm_interface_exit,
185 };
186
187 static int __init dm_init(void)
188 {
189         const int count = ARRAY_SIZE(_inits);
190
191         int r, i;
192
193         for (i = 0; i < count; i++) {
194                 r = _inits[i]();
195                 if (r)
196                         goto bad;
197         }
198
199         return 0;
200
201       bad:
202         while (i--)
203                 _exits[i]();
204
205         return r;
206 }
207
208 static void __exit dm_exit(void)
209 {
210         int i = ARRAY_SIZE(_exits);
211
212         while (i--)
213                 _exits[i]();
214 }
215
216 /*
217  * Block device functions
218  */
219 static int dm_blk_open(struct inode *inode, struct file *file)
220 {
221         struct mapped_device *md;
222
223         spin_lock(&_minor_lock);
224
225         md = inode->i_bdev->bd_disk->private_data;
226         if (!md)
227                 goto out;
228
229         if (test_bit(DMF_FREEING, &md->flags) ||
230             test_bit(DMF_DELETING, &md->flags)) {
231                 md = NULL;
232                 goto out;
233         }
234
235         dm_get(md);
236         atomic_inc(&md->open_count);
237
238 out:
239         spin_unlock(&_minor_lock);
240
241         return md ? 0 : -ENXIO;
242 }
243
244 static int dm_blk_close(struct inode *inode, struct file *file)
245 {
246         struct mapped_device *md;
247
248         md = inode->i_bdev->bd_disk->private_data;
249         atomic_dec(&md->open_count);
250         dm_put(md);
251         return 0;
252 }
253
254 int dm_open_count(struct mapped_device *md)
255 {
256         return atomic_read(&md->open_count);
257 }
258
259 /*
260  * Guarantees nothing is using the device before it's deleted.
261  */
262 int dm_lock_for_deletion(struct mapped_device *md)
263 {
264         int r = 0;
265
266         spin_lock(&_minor_lock);
267
268         if (dm_open_count(md))
269                 r = -EBUSY;
270         else
271                 set_bit(DMF_DELETING, &md->flags);
272
273         spin_unlock(&_minor_lock);
274
275         return r;
276 }
277
278 static int dm_blk_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo)
279 {
280         struct mapped_device *md = bdev->bd_disk->private_data;
281
282         return dm_get_geometry(md, geo);
283 }
284
285 static int dm_blk_ioctl(struct inode *inode, struct file *file,
286                         unsigned int cmd, unsigned long arg)
287 {
288         struct mapped_device *md;
289         struct dm_table *map;
290         struct dm_target *tgt;
291         int r = -ENOTTY;
292
293         /* We don't really need this lock, but we do need 'inode'. */
294         unlock_kernel();
295
296         md = inode->i_bdev->bd_disk->private_data;
297
298         map = dm_get_table(md);
299
300         if (!map || !dm_table_get_size(map))
301                 goto out;
302
303         /* We only support devices that have a single target */
304         if (dm_table_get_num_targets(map) != 1)
305                 goto out;
306
307         tgt = dm_table_get_target(map, 0);
308
309         if (dm_suspended(md)) {
310                 r = -EAGAIN;
311                 goto out;
312         }
313
314         if (tgt->type->ioctl)
315                 r = tgt->type->ioctl(tgt, inode, file, cmd, arg);
316
317 out:
318         dm_table_put(map);
319
320         lock_kernel();
321         return r;
322 }
323
324 static struct dm_io *alloc_io(struct mapped_device *md)
325 {
326         return mempool_alloc(md->io_pool, GFP_NOIO);
327 }
328
329 static void free_io(struct mapped_device *md, struct dm_io *io)
330 {
331         mempool_free(io, md->io_pool);
332 }
333
334 static struct dm_target_io *alloc_tio(struct mapped_device *md)
335 {
336         return mempool_alloc(md->tio_pool, GFP_NOIO);
337 }
338
339 static void free_tio(struct mapped_device *md, struct dm_target_io *tio)
340 {
341         mempool_free(tio, md->tio_pool);
342 }
343
344 static void start_io_acct(struct dm_io *io)
345 {
346         struct mapped_device *md = io->md;
347
348         io->start_time = jiffies;
349
350         preempt_disable();
351         disk_round_stats(dm_disk(md));
352         preempt_enable();
353         dm_disk(md)->in_flight = atomic_inc_return(&md->pending);
354 }
355
356 static int end_io_acct(struct dm_io *io)
357 {
358         struct mapped_device *md = io->md;
359         struct bio *bio = io->bio;
360         unsigned long duration = jiffies - io->start_time;
361         int pending;
362         int rw = bio_data_dir(bio);
363
364         preempt_disable();
365         disk_round_stats(dm_disk(md));
366         preempt_enable();
367         dm_disk(md)->in_flight = pending = atomic_dec_return(&md->pending);
368
369         disk_stat_add(dm_disk(md), ticks[rw], duration);
370
371         return !pending;
372 }
373
374 /*
375  * Add the bio to the list of deferred io.
376  */
377 static int queue_io(struct mapped_device *md, struct bio *bio)
378 {
379         down_write(&md->io_lock);
380
381         if (!test_bit(DMF_BLOCK_IO, &md->flags)) {
382                 up_write(&md->io_lock);
383                 return 1;
384         }
385
386         bio_list_add(&md->deferred, bio);
387
388         up_write(&md->io_lock);
389         return 0;               /* deferred successfully */
390 }
391
392 /*
393  * Everyone (including functions in this file), should use this
394  * function to access the md->map field, and make sure they call
395  * dm_table_put() when finished.
396  */
397 struct dm_table *dm_get_table(struct mapped_device *md)
398 {
399         struct dm_table *t;
400
401         read_lock(&md->map_lock);
402         t = md->map;
403         if (t)
404                 dm_table_get(t);
405         read_unlock(&md->map_lock);
406
407         return t;
408 }
409
410 /*
411  * Get the geometry associated with a dm device
412  */
413 int dm_get_geometry(struct mapped_device *md, struct hd_geometry *geo)
414 {
415         *geo = md->geometry;
416
417         return 0;
418 }
419
420 /*
421  * Set the geometry of a device.
422  */
423 int dm_set_geometry(struct mapped_device *md, struct hd_geometry *geo)
424 {
425         sector_t sz = (sector_t)geo->cylinders * geo->heads * geo->sectors;
426
427         if (geo->start > sz) {
428                 DMWARN("Start sector is beyond the geometry limits.");
429                 return -EINVAL;
430         }
431
432         md->geometry = *geo;
433
434         return 0;
435 }
436
437 /*-----------------------------------------------------------------
438  * CRUD START:
439  *   A more elegant soln is in the works that uses the queue
440  *   merge fn, unfortunately there are a couple of changes to
441  *   the block layer that I want to make for this.  So in the
442  *   interests of getting something for people to use I give
443  *   you this clearly demarcated crap.
444  *---------------------------------------------------------------*/
445
446 static int __noflush_suspending(struct mapped_device *md)
447 {
448         return test_bit(DMF_NOFLUSH_SUSPENDING, &md->flags);
449 }
450
451 /*
452  * Decrements the number of outstanding ios that a bio has been
453  * cloned into, completing the original io if necc.
454  */
455 static void dec_pending(struct dm_io *io, int error)
456 {
457         unsigned long flags;
458
459         /* Push-back supersedes any I/O errors */
460         if (error && !(io->error > 0 && __noflush_suspending(io->md)))
461                 io->error = error;
462
463         if (atomic_dec_and_test(&io->io_count)) {
464                 if (io->error == DM_ENDIO_REQUEUE) {
465                         /*
466                          * Target requested pushing back the I/O.
467                          * This must be handled before the sleeper on
468                          * suspend queue merges the pushback list.
469                          */
470                         spin_lock_irqsave(&io->md->pushback_lock, flags);
471                         if (__noflush_suspending(io->md))
472                                 bio_list_add(&io->md->pushback, io->bio);
473                         else
474                                 /* noflush suspend was interrupted. */
475                                 io->error = -EIO;
476                         spin_unlock_irqrestore(&io->md->pushback_lock, flags);
477                 }
478
479                 if (end_io_acct(io))
480                         /* nudge anyone waiting on suspend queue */
481                         wake_up(&io->md->wait);
482
483                 if (io->error != DM_ENDIO_REQUEUE) {
484                         blk_add_trace_bio(io->md->queue, io->bio,
485                                           BLK_TA_COMPLETE);
486
487                         bio_endio(io->bio, io->error);
488                 }
489
490                 free_io(io->md, io);
491         }
492 }
493
494 static void clone_endio(struct bio *bio, int error)
495 {
496         int r = 0;
497         struct dm_target_io *tio = bio->bi_private;
498         struct mapped_device *md = tio->io->md;
499         dm_endio_fn endio = tio->ti->type->end_io;
500
501         if (!bio_flagged(bio, BIO_UPTODATE) && !error)
502                 error = -EIO;
503
504         if (endio) {
505                 r = endio(tio->ti, bio, error, &tio->info);
506                 if (r < 0 || r == DM_ENDIO_REQUEUE)
507                         /*
508                          * error and requeue request are handled
509                          * in dec_pending().
510                          */
511                         error = r;
512                 else if (r == DM_ENDIO_INCOMPLETE)
513                         /* The target will handle the io */
514                         return;
515                 else if (r) {
516                         DMWARN("unimplemented target endio return value: %d", r);
517                         BUG();
518                 }
519         }
520
521         dec_pending(tio->io, error);
522
523         /*
524          * Store md for cleanup instead of tio which is about to get freed.
525          */
526         bio->bi_private = md->bs;
527
528         bio_put(bio);
529         free_tio(md, tio);
530 }
531
532 static sector_t max_io_len(struct mapped_device *md,
533                            sector_t sector, struct dm_target *ti)
534 {
535         sector_t offset = sector - ti->begin;
536         sector_t len = ti->len - offset;
537
538         /*
539          * Does the target need to split even further ?
540          */
541         if (ti->split_io) {
542                 sector_t boundary;
543                 boundary = ((offset + ti->split_io) & ~(ti->split_io - 1))
544                            - offset;
545                 if (len > boundary)
546                         len = boundary;
547         }
548
549         return len;
550 }
551
552 static void __map_bio(struct dm_target *ti, struct bio *clone,
553                       struct dm_target_io *tio)
554 {
555         int r;
556         sector_t sector;
557         struct mapped_device *md;
558
559         /*
560          * Sanity checks.
561          */
562         BUG_ON(!clone->bi_size);
563
564         clone->bi_end_io = clone_endio;
565         clone->bi_private = tio;
566
567         /*
568          * Map the clone.  If r == 0 we don't need to do
569          * anything, the target has assumed ownership of
570          * this io.
571          */
572         atomic_inc(&tio->io->io_count);
573         sector = clone->bi_sector;
574         r = ti->type->map(ti, clone, &tio->info);
575         if (r == DM_MAPIO_REMAPPED) {
576                 /* the bio has been remapped so dispatch it */
577
578                 blk_add_trace_remap(bdev_get_queue(clone->bi_bdev), clone,
579                                     tio->io->bio->bi_bdev->bd_dev,
580                                     clone->bi_sector, sector);
581
582                 generic_make_request(clone);
583         } else if (r < 0 || r == DM_MAPIO_REQUEUE) {
584                 /* error the io and bail out, or requeue it if needed */
585                 md = tio->io->md;
586                 dec_pending(tio->io, r);
587                 /*
588                  * Store bio_set for cleanup.
589                  */
590                 clone->bi_private = md->bs;
591                 bio_put(clone);
592                 free_tio(md, tio);
593         } else if (r) {
594                 DMWARN("unimplemented target map return value: %d", r);
595                 BUG();
596         }
597 }
598
599 struct clone_info {
600         struct mapped_device *md;
601         struct dm_table *map;
602         struct bio *bio;
603         struct dm_io *io;
604         sector_t sector;
605         sector_t sector_count;
606         unsigned short idx;
607 };
608
609 static void dm_bio_destructor(struct bio *bio)
610 {
611         struct bio_set *bs = bio->bi_private;
612
613         bio_free(bio, bs);
614 }
615
616 /*
617  * Creates a little bio that is just does part of a bvec.
618  */
619 static struct bio *split_bvec(struct bio *bio, sector_t sector,
620                               unsigned short idx, unsigned int offset,
621                               unsigned int len, struct bio_set *bs)
622 {
623         struct bio *clone;
624         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + idx;
625
626         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, 1, bs);
627         clone->bi_destructor = dm_bio_destructor;
628         *clone->bi_io_vec = *bv;
629
630         clone->bi_sector = sector;
631         clone->bi_bdev = bio->bi_bdev;
632         clone->bi_rw = bio->bi_rw;
633         clone->bi_vcnt = 1;
634         clone->bi_size = to_bytes(len);
635         clone->bi_io_vec->bv_offset = offset;
636         clone->bi_io_vec->bv_len = clone->bi_size;
637
638         return clone;
639 }
640
641 /*
642  * Creates a bio that consists of range of complete bvecs.
643  */
644 static struct bio *clone_bio(struct bio *bio, sector_t sector,
645                              unsigned short idx, unsigned short bv_count,
646                              unsigned int len, struct bio_set *bs)
647 {
648         struct bio *clone;
649
650         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, bio->bi_max_vecs, bs);
651         __bio_clone(clone, bio);
652         clone->bi_destructor = dm_bio_destructor;
653         clone->bi_sector = sector;
654         clone->bi_idx = idx;
655         clone->bi_vcnt = idx + bv_count;
656         clone->bi_size = to_bytes(len);
657         clone->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
658
659         return clone;
660 }
661
662 static void __clone_and_map(struct clone_info *ci)
663 {
664         struct bio *clone, *bio = ci->bio;
665         struct dm_target *ti = dm_table_find_target(ci->map, ci->sector);
666         sector_t len = 0, max = max_io_len(ci->md, ci->sector, ti);
667         struct dm_target_io *tio;
668
669         /*
670          * Allocate a target io object.
671          */
672         tio = alloc_tio(ci->md);
673         tio->io = ci->io;
674         tio->ti = ti;
675         memset(&tio->info, 0, sizeof(tio->info));
676
677         if (ci->sector_count <= max) {
678                 /*
679                  * Optimise for the simple case where we can do all of
680                  * the remaining io with a single clone.
681                  */
682                 clone = clone_bio(bio, ci->sector, ci->idx,
683                                   bio->bi_vcnt - ci->idx, ci->sector_count,
684                                   ci->md->bs);
685                 __map_bio(ti, clone, tio);
686                 ci->sector_count = 0;
687
688         } else if (to_sector(bio->bi_io_vec[ci->idx].bv_len) <= max) {
689                 /*
690                  * There are some bvecs that don't span targets.
691                  * Do as many of these as possible.
692                  */
693                 int i;
694                 sector_t remaining = max;
695                 sector_t bv_len;
696
697                 for (i = ci->idx; remaining && (i < bio->bi_vcnt); i++) {
698                         bv_len = to_sector(bio->bi_io_vec[i].bv_len);
699
700                         if (bv_len > remaining)
701                                 break;
702
703                         remaining -= bv_len;
704                         len += bv_len;
705                 }
706
707                 clone = clone_bio(bio, ci->sector, ci->idx, i - ci->idx, len,
708                                   ci->md->bs);
709                 __map_bio(ti, clone, tio);
710
711                 ci->sector += len;
712                 ci->sector_count -= len;
713                 ci->idx = i;
714
715         } else {
716                 /*
717                  * Handle a bvec that must be split between two or more targets.
718                  */
719                 struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + ci->idx;
720                 sector_t remaining = to_sector(bv->bv_len);
721                 unsigned int offset = 0;
722
723                 do {
724                         if (offset) {
725                                 ti = dm_table_find_target(ci->map, ci->sector);
726                                 max = max_io_len(ci->md, ci->sector, ti);
727
728                                 tio = alloc_tio(ci->md);
729                                 tio->io = ci->io;
730                                 tio->ti = ti;
731                                 memset(&tio->info, 0, sizeof(tio->info));
732                         }
733
734                         len = min(remaining, max);
735
736                         clone = split_bvec(bio, ci->sector, ci->idx,
737                                            bv->bv_offset + offset, len,
738                                            ci->md->bs);
739
740                         __map_bio(ti, clone, tio);
741
742                         ci->sector += len;
743                         ci->sector_count -= len;
744                         offset += to_bytes(len);
745                 } while (remaining -= len);
746
747                 ci->idx++;
748         }
749 }
750
751 /*
752  * Split the bio into several clones.
753  */
754 static void __split_bio(struct mapped_device *md, struct bio *bio)
755 {
756         struct clone_info ci;
757
758         ci.map = dm_get_table(md);
759         if (!ci.map) {
760                 bio_io_error(bio);
761                 return;
762         }
763
764         ci.md = md;
765         ci.bio = bio;
766         ci.io = alloc_io(md);
767         ci.io->error = 0;
768         atomic_set(&ci.io->io_count, 1);
769         ci.io->bio = bio;
770         ci.io->md = md;
771         ci.sector = bio->bi_sector;
772         ci.sector_count = bio_sectors(bio);
773         ci.idx = bio->bi_idx;
774
775         start_io_acct(ci.io);
776         while (ci.sector_count)
777                 __clone_and_map(&ci);
778
779         /* drop the extra reference count */
780         dec_pending(ci.io, 0);
781         dm_table_put(ci.map);
782 }
783 /*-----------------------------------------------------------------
784  * CRUD END
785  *---------------------------------------------------------------*/
786
787 /*
788  * The request function that just remaps the bio built up by
789  * dm_merge_bvec.
790  */
791 static int dm_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
792 {
793         int r;
794         int rw = bio_data_dir(bio);
795         struct mapped_device *md = q->queuedata;
796
797         /*
798          * There is no use in forwarding any barrier request since we can't
799          * guarantee it is (or can be) handled by the targets correctly.
800          */
801         if (unlikely(bio_barrier(bio))) {
802                 bio_endio(bio, -EOPNOTSUPP);
803                 return 0;
804         }
805
806         down_read(&md->io_lock);
807
808         disk_stat_inc(dm_disk(md), ios[rw]);
809         disk_stat_add(dm_disk(md), sectors[rw], bio_sectors(bio));
810
811         /*
812          * If we're suspended we have to queue
813          * this io for later.
814          */
815         while (test_bit(DMF_BLOCK_IO, &md->flags)) {
816                 up_read(&md->io_lock);
817
818                 if (bio_rw(bio) == READA) {
819                         bio_io_error(bio);
820                         return 0;
821                 }
822
823                 r = queue_io(md, bio);
824                 if (r < 0) {
825                         bio_io_error(bio);
826                         return 0;
827
828                 } else if (r == 0)
829                         return 0;       /* deferred successfully */
830
831                 /*
832                  * We're in a while loop, because someone could suspend
833                  * before we get to the following read lock.
834                  */
835                 down_read(&md->io_lock);
836         }
837
838         __split_bio(md, bio);
839         up_read(&md->io_lock);
840         return 0;
841 }
842
843 static int dm_flush_all(struct request_queue *q, struct gendisk *disk,
844                         sector_t *error_sector)
845 {
846         struct mapped_device *md = q->queuedata;
847         struct dm_table *map = dm_get_table(md);
848         int ret = -ENXIO;
849
850         if (map) {
851                 ret = dm_table_flush_all(map);
852                 dm_table_put(map);
853         }
854
855         return ret;
856 }
857
858 static void dm_unplug_all(struct request_queue *q)
859 {
860         struct mapped_device *md = q->queuedata;
861         struct dm_table *map = dm_get_table(md);
862
863         if (map) {
864                 dm_table_unplug_all(map);
865                 dm_table_put(map);
866         }
867 }
868
869 static int dm_any_congested(void *congested_data, int bdi_bits)
870 {
871         int r;
872         struct mapped_device *md = (struct mapped_device *) congested_data;
873         struct dm_table *map = dm_get_table(md);
874
875         if (!map || test_bit(DMF_BLOCK_IO, &md->flags))
876                 r = bdi_bits;
877         else
878                 r = dm_table_any_congested(map, bdi_bits);
879
880         dm_table_put(map);
881         return r;
882 }
883
884 /*-----------------------------------------------------------------
885  * An IDR is used to keep track of allocated minor numbers.
886  *---------------------------------------------------------------*/
887 static DEFINE_IDR(_minor_idr);
888
889 static void free_minor(int minor)
890 {
891         spin_lock(&_minor_lock);
892         idr_remove(&_minor_idr, minor);
893         spin_unlock(&_minor_lock);
894 }
895
896 /*
897  * See if the device with a specific minor # is free.
898  */
899 static int specific_minor(struct mapped_device *md, int minor)
900 {
901         int r, m;
902
903         if (minor >= (1 << MINORBITS))
904                 return -EINVAL;
905
906         r = idr_pre_get(&_minor_idr, GFP_KERNEL);
907         if (!r)
908                 return -ENOMEM;
909
910         spin_lock(&_minor_lock);
911
912         if (idr_find(&_minor_idr, minor)) {
913                 r = -EBUSY;
914                 goto out;
915         }
916
917         r = idr_get_new_above(&_minor_idr, MINOR_ALLOCED, minor, &m);
918         if (r)
919                 goto out;
920
921         if (m != minor) {
922                 idr_remove(&_minor_idr, m);
923                 r = -EBUSY;
924                 goto out;
925         }
926
927 out:
928         spin_unlock(&_minor_lock);
929         return r;
930 }
931
932 static int next_free_minor(struct mapped_device *md, int *minor)
933 {
934         int r, m;
935
936         r = idr_pre_get(&_minor_idr, GFP_KERNEL);
937         if (!r)
938                 return -ENOMEM;
939
940         spin_lock(&_minor_lock);
941
942         r = idr_get_new(&_minor_idr, MINOR_ALLOCED, &m);
943         if (r) {
944                 goto out;
945         }
946
947         if (m >= (1 << MINORBITS)) {
948                 idr_remove(&_minor_idr, m);
949                 r = -ENOSPC;
950                 goto out;
951         }
952
953         *minor = m;
954
955 out:
956         spin_unlock(&_minor_lock);
957         return r;
958 }
959
960 static struct block_device_operations dm_blk_dops;
961
962 /*
963  * Allocate and initialise a blank device with a given minor.
964  */
965 static struct mapped_device *alloc_dev(int minor)
966 {
967         int r;
968         struct mapped_device *md = kmalloc(sizeof(*md), GFP_KERNEL);
969         void *old_md;
970
971         if (!md) {
972                 DMWARN("unable to allocate device, out of memory.");
973                 return NULL;
974         }
975
976         if (!try_module_get(THIS_MODULE))
977                 goto bad0;
978
979         /* get a minor number for the dev */
980         if (minor == DM_ANY_MINOR)
981                 r = next_free_minor(md, &minor);
982         else
983                 r = specific_minor(md, minor);
984         if (r < 0)
985                 goto bad1;
986
987         memset(md, 0, sizeof(*md));
988         init_rwsem(&md->io_lock);
989         init_MUTEX(&md->suspend_lock);
990         spin_lock_init(&md->pushback_lock);
991         rwlock_init(&md->map_lock);
992         atomic_set(&md->holders, 1);
993         atomic_set(&md->open_count, 0);
994         atomic_set(&md->event_nr, 0);
995
996         md->queue = blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);
997         if (!md->queue)
998                 goto bad1_free_minor;
999
1000         md->queue->queuedata = md;
1001         md->queue->backing_dev_info.congested_fn = dm_any_congested;
1002         md->queue->backing_dev_info.congested_data = md;
1003         blk_queue_make_request(md->queue, dm_request);
1004         blk_queue_bounce_limit(md->queue, BLK_BOUNCE_ANY);
1005         md->queue->unplug_fn = dm_unplug_all;
1006         md->queue->issue_flush_fn = dm_flush_all;
1007
1008         md->io_pool = mempool_create_slab_pool(MIN_IOS, _io_cache);
1009         if (!md->io_pool)
1010                 goto bad2;
1011
1012         md->tio_pool = mempool_create_slab_pool(MIN_IOS, _tio_cache);
1013         if (!md->tio_pool)
1014                 goto bad3;
1015
1016         md->bs = bioset_create(16, 16);
1017         if (!md->bs)
1018                 goto bad_no_bioset;
1019
1020         md->disk = alloc_disk(1);
1021         if (!md->disk)
1022                 goto bad4;
1023
1024         atomic_set(&md->pending, 0);
1025         init_waitqueue_head(&md->wait);
1026         init_waitqueue_head(&md->eventq);
1027
1028         md->disk->major = _major;
1029         md->disk->first_minor = minor;
1030         md->disk->fops = &dm_blk_dops;
1031         md->disk->queue = md->queue;
1032         md->disk->private_data = md;
1033         sprintf(md->disk->disk_name, "dm-%d", minor);
1034         add_disk(md->disk);
1035         format_dev_t(md->name, MKDEV(_major, minor));
1036
1037         /* Populate the mapping, nobody knows we exist yet */
1038         spin_lock(&_minor_lock);
1039         old_md = idr_replace(&_minor_idr, md, minor);
1040         spin_unlock(&_minor_lock);
1041
1042         BUG_ON(old_md != MINOR_ALLOCED);
1043
1044         return md;
1045
1046  bad4:
1047         bioset_free(md->bs);
1048  bad_no_bioset:
1049         mempool_destroy(md->tio_pool);
1050  bad3:
1051         mempool_destroy(md->io_pool);
1052  bad2:
1053         blk_cleanup_queue(md->queue);
1054  bad1_free_minor:
1055         free_minor(minor);
1056  bad1:
1057         module_put(THIS_MODULE);
1058  bad0:
1059         kfree(md);
1060         return NULL;
1061 }
1062
1063 static void free_dev(struct mapped_device *md)
1064 {
1065         int minor = md->disk->first_minor;
1066
1067         if (md->suspended_bdev) {
1068                 thaw_bdev(md->suspended_bdev, NULL);
1069                 bdput(md->suspended_bdev);
1070         }
1071         mempool_destroy(md->tio_pool);
1072         mempool_destroy(md->io_pool);
1073         bioset_free(md->bs);
1074         del_gendisk(md->disk);
1075         free_minor(minor);
1076
1077         spin_lock(&_minor_lock);
1078         md->disk->private_data = NULL;
1079         spin_unlock(&_minor_lock);
1080
1081         put_disk(md->disk);
1082         blk_cleanup_queue(md->queue);
1083         module_put(THIS_MODULE);
1084         kfree(md);
1085 }
1086
1087 /*
1088  * Bind a table to the device.
1089  */
1090 static void event_callback(void *context)
1091 {
1092         struct mapped_device *md = (struct mapped_device *) context;
1093
1094         atomic_inc(&md->event_nr);
1095         wake_up(&md->eventq);
1096 }
1097
1098 static void __set_size(struct mapped_device *md, sector_t size)
1099 {
1100         set_capacity(md->disk, size);
1101
1102         mutex_lock(&md->suspended_bdev->bd_inode->i_mutex);
1103         i_size_write(md->suspended_bdev->bd_inode, (loff_t)size << SECTOR_SHIFT);
1104         mutex_unlock(&md->suspended_bdev->bd_inode->i_mutex);
1105 }
1106
1107 static int __bind(struct mapped_device *md, struct dm_table *t)
1108 {
1109         struct request_queue *q = md->queue;
1110         sector_t size;
1111
1112         size = dm_table_get_size(t);
1113
1114         /*
1115          * Wipe any geometry if the size of the table changed.
1116          */
1117         if (size != get_capacity(md->disk))
1118                 memset(&md->geometry, 0, sizeof(md->geometry));
1119
1120         if (md->suspended_bdev)
1121                 __set_size(md, size);
1122         if (size == 0)
1123                 return 0;
1124
1125         dm_table_get(t);
1126         dm_table_event_callback(t, event_callback, md);
1127
1128         write_lock(&md->map_lock);
1129         md->map = t;
1130         dm_table_set_restrictions(t, q);
1131         write_unlock(&md->map_lock);
1132
1133         return 0;
1134 }
1135
1136 static void __unbind(struct mapped_device *md)
1137 {
1138         struct dm_table *map = md->map;
1139
1140         if (!map)
1141                 return;
1142
1143         dm_table_event_callback(map, NULL, NULL);
1144         write_lock(&md->map_lock);
1145         md->map = NULL;
1146         write_unlock(&md->map_lock);
1147         dm_table_put(map);
1148 }
1149
1150 /*
1151  * Constructor for a new device.
1152  */
1153 int dm_create(int minor, struct mapped_device **result)
1154 {
1155         struct mapped_device *md;
1156
1157         md = alloc_dev(minor);
1158         if (!md)
1159                 return -ENXIO;
1160
1161         *result = md;
1162         return 0;
1163 }
1164
1165 static struct mapped_device *dm_find_md(dev_t dev)
1166 {
1167         struct mapped_device *md;
1168         unsigned minor = MINOR(dev);
1169
1170         if (MAJOR(dev) != _major || minor >= (1 << MINORBITS))
1171                 return NULL;
1172
1173         spin_lock(&_minor_lock);
1174
1175         md = idr_find(&_minor_idr, minor);
1176         if (md && (md == MINOR_ALLOCED ||
1177                    (dm_disk(md)->first_minor != minor) ||
1178                    test_bit(DMF_FREEING, &md->flags))) {
1179                 md = NULL;
1180                 goto out;
1181         }
1182
1183 out:
1184         spin_unlock(&_minor_lock);
1185
1186         return md;
1187 }
1188
1189 struct mapped_device *dm_get_md(dev_t dev)
1190 {
1191         struct mapped_device *md = dm_find_md(dev);
1192
1193         if (md)
1194                 dm_get(md);
1195
1196         return md;
1197 }
1198
1199 void *dm_get_mdptr(struct mapped_device *md)
1200 {
1201         return md->interface_ptr;
1202 }
1203
1204 void dm_set_mdptr(struct mapped_device *md, void *ptr)
1205 {
1206         md->interface_ptr = ptr;
1207 }
1208
1209 void dm_get(struct mapped_device *md)
1210 {
1211         atomic_inc(&md->holders);
1212 }
1213
1214 const char *dm_device_name(struct mapped_device *md)
1215 {
1216         return md->name;
1217 }
1218 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_device_name);
1219
1220 void dm_put(struct mapped_device *md)
1221 {
1222         struct dm_table *map;
1223
1224         BUG_ON(test_bit(DMF_FREEING, &md->flags));
1225
1226         if (atomic_dec_and_lock(&md->holders, &_minor_lock)) {
1227                 map = dm_get_table(md);
1228                 idr_replace(&_minor_idr, MINOR_ALLOCED, dm_disk(md)->first_minor);
1229                 set_bit(DMF_FREEING, &md->flags);
1230                 spin_unlock(&_minor_lock);
1231                 if (!dm_suspended(md)) {
1232                         dm_table_presuspend_targets(map);
1233                         dm_table_postsuspend_targets(map);
1234                 }
1235                 __unbind(md);
1236                 dm_table_put(map);
1237                 free_dev(md);
1238         }
1239 }
1240 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_put);
1241
1242 /*
1243  * Process the deferred bios
1244  */
1245 static void __flush_deferred_io(struct mapped_device *md, struct bio *c)
1246 {
1247         struct bio *n;
1248
1249         while (c) {
1250                 n = c->bi_next;
1251                 c->bi_next = NULL;
1252                 __split_bio(md, c);
1253                 c = n;
1254         }
1255 }
1256
1257 /*
1258  * Swap in a new table (destroying old one).
1259  */
1260 int dm_swap_table(struct mapped_device *md, struct dm_table *table)
1261 {
1262         int r = -EINVAL;
1263
1264         down(&md->suspend_lock);
1265
1266         /* device must be suspended */
1267         if (!dm_suspended(md))
1268                 goto out;
1269
1270         /* without bdev, the device size cannot be changed */
1271         if (!md->suspended_bdev)
1272                 if (get_capacity(md->disk) != dm_table_get_size(table))
1273                         goto out;
1274
1275         __unbind(md);
1276         r = __bind(md, table);
1277
1278 out:
1279         up(&md->suspend_lock);
1280         return r;
1281 }
1282
1283 /*
1284  * Functions to lock and unlock any filesystem running on the
1285  * device.
1286  */
1287 static int lock_fs(struct mapped_device *md)
1288 {
1289         int r;
1290
1291         WARN_ON(md->frozen_sb);
1292
1293         md->frozen_sb = freeze_bdev(md->suspended_bdev);
1294         if (IS_ERR(md->frozen_sb)) {
1295                 r = PTR_ERR(md->frozen_sb);
1296                 md->frozen_sb = NULL;
1297                 return r;
1298         }
1299
1300         set_bit(DMF_FROZEN, &md->flags);
1301
1302         /* don't bdput right now, we don't want the bdev
1303          * to go away while it is locked.
1304          */
1305         return 0;
1306 }
1307
1308 static void unlock_fs(struct mapped_device *md)
1309 {
1310         if (!test_bit(DMF_FROZEN, &md->flags))
1311                 return;
1312
1313         thaw_bdev(md->suspended_bdev, md->frozen_sb);
1314         md->frozen_sb = NULL;
1315         clear_bit(DMF_FROZEN, &md->flags);
1316 }
1317
1318 /*
1319  * We need to be able to change a mapping table under a mounted
1320  * filesystem.  For example we might want to move some data in
1321  * the background.  Before the table can be swapped with
1322  * dm_bind_table, dm_suspend must be called to flush any in
1323  * flight bios and ensure that any further io gets deferred.
1324  */
1325 int dm_suspend(struct mapped_device *md, unsigned suspend_flags)
1326 {
1327         struct dm_table *map = NULL;
1328         unsigned long flags;
1329         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
1330         struct bio *def;
1331         int r = -EINVAL;
1332         int do_lockfs = suspend_flags & DM_SUSPEND_LOCKFS_FLAG ? 1 : 0;
1333         int noflush = suspend_flags & DM_SUSPEND_NOFLUSH_FLAG ? 1 : 0;
1334
1335         down(&md->suspend_lock);
1336
1337         if (dm_suspended(md))
1338                 goto out_unlock;
1339
1340         map = dm_get_table(md);
1341
1342         /*
1343          * DMF_NOFLUSH_SUSPENDING must be set before presuspend.
1344          * This flag is cleared before dm_suspend returns.
1345          */
1346         if (noflush)
1347                 set_bit(DMF_NOFLUSH_SUSPENDING, &md->flags);
1348
1349         /* This does not get reverted if there's an error later. */
1350         dm_table_presuspend_targets(map);
1351
1352         /* bdget() can stall if the pending I/Os are not flushed */
1353         if (!noflush) {
1354                 md->suspended_bdev = bdget_disk(md->disk, 0);
1355                 if (!md->suspended_bdev) {
1356                         DMWARN("bdget failed in dm_suspend");
1357                         r = -ENOMEM;
1358                         goto flush_and_out;
1359                 }
1360         }
1361
1362         /*
1363          * Flush I/O to the device.
1364          * noflush supersedes do_lockfs, because lock_fs() needs to flush I/Os.
1365          */
1366         if (do_lockfs && !noflush) {
1367                 r = lock_fs(md);
1368                 if (r)
1369                         goto out;
1370         }
1371
1372         /*
1373          * First we set the BLOCK_IO flag so no more ios will be mapped.
1374          */
1375         down_write(&md->io_lock);
1376         set_bit(DMF_BLOCK_IO, &md->flags);
1377
1378         add_wait_queue(&md->wait, &wait);
1379         up_write(&md->io_lock);
1380
1381         /* unplug */
1382         if (map)
1383                 dm_table_unplug_all(map);
1384
1385         /*
1386          * Then we wait for the already mapped ios to
1387          * complete.
1388          */
1389         while (1) {
1390                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1391
1392                 if (!atomic_read(&md->pending) || signal_pending(current))
1393                         break;
1394
1395                 io_schedule();
1396         }
1397         set_current_state(TASK_RUNNING);
1398
1399         down_write(&md->io_lock);
1400         remove_wait_queue(&md->wait, &wait);
1401
1402         if (noflush) {
1403                 spin_lock_irqsave(&md->pushback_lock, flags);
1404                 clear_bit(DMF_NOFLUSH_SUSPENDING, &md->flags);
1405                 bio_list_merge_head(&md->deferred, &md->pushback);
1406                 bio_list_init(&md->pushback);
1407                 spin_unlock_irqrestore(&md->pushback_lock, flags);
1408         }
1409
1410         /* were we interrupted ? */
1411         r = -EINTR;
1412         if (atomic_read(&md->pending)) {
1413                 clear_bit(DMF_BLOCK_IO, &md->flags);
1414                 def = bio_list_get(&md->deferred);
1415                 __flush_deferred_io(md, def);
1416                 up_write(&md->io_lock);
1417                 unlock_fs(md);
1418                 goto out; /* pushback list is already flushed, so skip flush */
1419         }
1420         up_write(&md->io_lock);
1421
1422         dm_table_postsuspend_targets(map);
1423
1424         set_bit(DMF_SUSPENDED, &md->flags);
1425
1426         r = 0;
1427
1428 flush_and_out:
1429         if (r && noflush) {
1430                 /*
1431                  * Because there may be already I/Os in the pushback list,
1432                  * flush them before return.
1433                  */
1434                 down_write(&md->io_lock);
1435
1436                 spin_lock_irqsave(&md->pushback_lock, flags);
1437                 clear_bit(DMF_NOFLUSH_SUSPENDING, &md->flags);
1438                 bio_list_merge_head(&md->deferred, &md->pushback);
1439                 bio_list_init(&md->pushback);
1440                 spin_unlock_irqrestore(&md->pushback_lock, flags);
1441
1442                 def = bio_list_get(&md->deferred);
1443                 __flush_deferred_io(md, def);
1444                 up_write(&md->io_lock);
1445         }
1446
1447 out:
1448         if (r && md->suspended_bdev) {
1449                 bdput(md->suspended_bdev);
1450                 md->suspended_bdev = NULL;
1451         }
1452
1453         dm_table_put(map);
1454
1455 out_unlock:
1456         up(&md->suspend_lock);
1457         return r;
1458 }
1459
1460 int dm_resume(struct mapped_device *md)
1461 {
1462         int r = -EINVAL;
1463         struct bio *def;
1464         struct dm_table *map = NULL;
1465
1466         down(&md->suspend_lock);
1467         if (!dm_suspended(md))
1468                 goto out;
1469
1470         map = dm_get_table(md);
1471         if (!map || !dm_table_get_size(map))
1472                 goto out;
1473
1474         r = dm_table_resume_targets(map);
1475         if (r)
1476                 goto out;
1477
1478         down_write(&md->io_lock);
1479         clear_bit(DMF_BLOCK_IO, &md->flags);
1480
1481         def = bio_list_get(&md->deferred);
1482         __flush_deferred_io(md, def);
1483         up_write(&md->io_lock);
1484
1485         unlock_fs(md);
1486
1487         if (md->suspended_bdev) {
1488                 bdput(md->suspended_bdev);
1489                 md->suspended_bdev = NULL;
1490         }
1491
1492         clear_bit(DMF_SUSPENDED, &md->flags);
1493
1494         dm_table_unplug_all(map);
1495
1496         kobject_uevent(&md->disk->kobj, KOBJ_CHANGE);
1497
1498         r = 0;
1499
1500 out:
1501         dm_table_put(map);
1502         up(&md->suspend_lock);
1503
1504         return r;
1505 }
1506
1507 /*-----------------------------------------------------------------
1508  * Event notification.
1509  *---------------------------------------------------------------*/
1510 uint32_t dm_get_event_nr(struct mapped_device *md)
1511 {
1512         return atomic_read(&md->event_nr);
1513 }
1514
1515 int dm_wait_event(struct mapped_device *md, int event_nr)
1516 {
1517         return wait_event_interruptible(md->eventq,
1518                         (event_nr != atomic_read(&md->event_nr)));
1519 }
1520
1521 /*
1522  * The gendisk is only valid as long as you have a reference
1523  * count on 'md'.
1524  */
1525 struct gendisk *dm_disk(struct mapped_device *md)
1526 {
1527         return md->disk;
1528 }
1529
1530 int dm_suspended(struct mapped_device *md)
1531 {
1532         return test_bit(DMF_SUSPENDED, &md->flags);
1533 }
1534
1535 int dm_noflush_suspending(struct dm_target *ti)
1536 {
1537         struct mapped_device *md = dm_table_get_md(ti->table);
1538         int r = __noflush_suspending(md);
1539
1540         dm_put(md);
1541
1542         return r;
1543 }
1544 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_noflush_suspending);
1545
1546 static struct block_device_operations dm_blk_dops = {
1547         .open = dm_blk_open,
1548         .release = dm_blk_close,
1549         .ioctl = dm_blk_ioctl,
1550         .getgeo = dm_blk_getgeo,
1551         .owner = THIS_MODULE
1552 };
1553
1554 EXPORT_SYMBOL(dm_get_mapinfo);
1555
1556 /*
1557  * module hooks
1558  */
1559 module_init(dm_init);
1560 module_exit(dm_exit);
1561
1562 module_param(major, uint, 0);
1563 MODULE_PARM_DESC(major, "The major number of the device mapper");
1564 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " driver");
1565 MODULE_AUTHOR("Joe Thornber <dm-devel@redhat.com>");
1566 MODULE_LICENSE("GPL");