drivers/mtd/sm_ftl.c

   1 /*
   2  * Copyright © 2009 - Maxim Levitsky
   3  * SmartMedia/xD translation layer
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   7  * published by the Free Software Foundation.
   8  */
   9
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/module.h>
  12 #include <linux/random.h>
  13 #include <linux/hdreg.h>
  14 #include <linux/kthread.h>
  15 #include <linux/freezer.h>
  16 #include <linux/sysfs.h>
  17 #include <linux/bitops.h>
  18 #include <linux/slab.h>
  19 #include <linux/mtd/nand_ecc.h>
  20 #include "nand/sm_common.h"
  21 #include "sm_ftl.h"
  22
  23
  24
  25 struct workqueue_struct *cache_flush_workqueue;
  26
  27 static int cache_timeout = 1000;
  28 module_param(cache_timeout, bool, S_IRUGO);
  29 MODULE_PARM_DESC(cache_timeout,
  30         "Timeout (in ms) for cache flush (1000 ms default");
  31
  32 static int debug;
  33 module_param(debug, int, S_IRUGO | S_IWUSR);
  34 MODULE_PARM_DESC(debug, "Debug level (0-2)");
  35
  36
  37 /* ------------------- sysfs attributtes ---------------------------------- */
  38 struct sm_sysfs_attribute {
  39         struct device_attribute dev_attr;
  40         char *data;
  41         int len;
  42 };
  43
  44 ssize_t sm_attr_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  45                      char *buf)
  46 {
  47         struct sm_sysfs_attribute *sm_attr =
  48                 container_of(attr, struct sm_sysfs_attribute, dev_attr);
  49
  50         strncpy(buf, sm_attr->data, sm_attr->len);
  51         return sm_attr->len;
  52 }
  53
  54
  55 #define NUM_ATTRIBUTES 1
  56 #define SM_CIS_VENDOR_OFFSET 0x59
  57 struct attribute_group *sm_create_sysfs_attributes(struct sm_ftl *ftl)
  58 {
  59         struct attribute_group *attr_group;
  60         struct attribute **attributes;
  61         struct sm_sysfs_attribute *vendor_attribute;
  62
  63         int vendor_len = strnlen(ftl->cis_buffer + SM_CIS_VENDOR_OFFSET,
  64                                         SM_SMALL_PAGE - SM_CIS_VENDOR_OFFSET);
  65
  66         char *vendor = kmalloc(vendor_len, GFP_KERNEL);
  67         if (!vendor)
  68                 goto error1;
  69         memcpy(vendor, ftl->cis_buffer + SM_CIS_VENDOR_OFFSET, vendor_len);
  70         vendor[vendor_len] = 0;
  71
  72         /* Initialize sysfs attributes */
  73         vendor_attribute =
  74                 kzalloc(sizeof(struct sm_sysfs_attribute), GFP_KERNEL);
  75         if (!vendor_attribute)
  76                 goto error2;
  77
  78         sysfs_attr_init(&vendor_attribute->dev_attr.attr);
  79
  80         vendor_attribute->data = vendor;
  81         vendor_attribute->len = vendor_len;
  82         vendor_attribute->dev_attr.attr.name = "vendor";
  83         vendor_attribute->dev_attr.attr.mode = S_IRUGO;
  84         vendor_attribute->dev_attr.show = sm_attr_show;
  85
  86
  87         /* Create array of pointers to the attributes */
  88         attributes = kzalloc(sizeof(struct attribute *) * (NUM_ATTRIBUTES + 1),
  89                                                                 GFP_KERNEL);
  90         if (!attributes)
  91                 goto error3;
  92         attributes[0] = &vendor_attribute->dev_attr.attr;
  93
  94         /* Finally create the attribute group */
  95         attr_group = kzalloc(sizeof(struct attribute_group), GFP_KERNEL);
  96         if (!attr_group)
  97                 goto error4;
  98         attr_group->attrs = attributes;
  99         return attr_group;
 100 error4:
 101         kfree(attributes);
 102 error3:
 103         kfree(vendor_attribute);
 104 error2:
 105         kfree(vendor);
 106 error1:
 107         return NULL;
 108 }
 109
 110 void sm_delete_sysfs_attributes(struct sm_ftl *ftl)
 111 {
 112         struct attribute **attributes = ftl->disk_attributes->attrs;
 113         int i;
 114
 115         for (i = 0; attributes[i] ; i++) {
 116
 117                 struct device_attribute *dev_attr = container_of(attributes[i],
 118                         struct device_attribute, attr);
 119
 120                 struct sm_sysfs_attribute *sm_attr =
 121                         container_of(dev_attr,
 122                                 struct sm_sysfs_attribute, dev_attr);
 123
 124                 kfree(sm_attr->data);
 125                 kfree(sm_attr);
 126         }
 127
 128         kfree(ftl->disk_attributes->attrs);
 129         kfree(ftl->disk_attributes);
 130 }
 131
 132
 133 /* ----------------------- oob helpers -------------------------------------- */
 134
 135 static int sm_get_lba(uint8_t *lba)
 136 {
 137         /* check fixed bits */
 138         if ((lba[0] & 0xF8) != 0x10)
 139                 return -2;
 140
 141         /* check parity - endianess doesn't matter */
 142         if (hweight16(*(uint16_t *)lba) & 1)
 143                 return -2;
 144
 145         return (lba[1] >> 1) | ((lba[0] & 0x07) << 7);
 146 }
 147
 148
 149 /*
 150  * Read LBA asscociated with block
 151  * returns -1, if block is erased
 152  * returns -2 if error happens
 153  */
 154 static int sm_read_lba(struct sm_oob *oob)
 155 {
 156         static const uint32_t erased_pattern[4] = {
 157                 0xFFFFFFFF, 0xFFFFFFFF, 0xFFFFFFFF, 0xFFFFFFFF };
 158
 159         uint16_t lba_test;
 160         int lba;
 161
 162         /* First test for erased block */
 163         if (!memcmp(oob, erased_pattern, SM_OOB_SIZE))
 164                 return -1;
 165
 166         /* Now check is both copies of the LBA differ too much */
 167         lba_test = *(uint16_t *)oob->lba_copy1 ^ *(uint16_t*)oob->lba_copy2;
 168         if (lba_test && !is_power_of_2(lba_test))
 169                 return -2;
 170
 171         /* And read it */
 172         lba = sm_get_lba(oob->lba_copy1);
 173
 174         if (lba == -2)
 175                 lba = sm_get_lba(oob->lba_copy2);
 176
 177         return lba;
 178 }
 179
 180 static void sm_write_lba(struct sm_oob *oob, uint16_t lba)
 181 {
 182         uint8_t tmp[2];
 183
 184         WARN_ON(lba >= 1000);
 185
 186         tmp[0] = 0x10 | ((lba >> 7) & 0x07);
 187         tmp[1] = (lba << 1) & 0xFF;
 188
 189         if (hweight16(*(uint16_t *)tmp) & 0x01)
 190                 tmp[1] |= 1;
 191
 192         oob->lba_copy1[0] = oob->lba_copy2[0] = tmp[0];
 193         oob->lba_copy1[1] = oob->lba_copy2[1] = tmp[1];
 194 }
 195
 196
 197 /* Make offset from parts */
 198 static loff_t sm_mkoffset(struct sm_ftl *ftl, int zone, int block, int boffset)
 199 {
 200         WARN_ON(boffset & (SM_SECTOR_SIZE - 1));
 201         WARN_ON(zone < 0 || zone >= ftl->zone_count);
 202         WARN_ON(block >= ftl->zone_size);
 203         WARN_ON(boffset >= ftl->block_size);
 204
 205         if (block == -1)
 206                 return -1;
 207
 208         return (zone * SM_MAX_ZONE_SIZE + block) * ftl->block_size + boffset;
 209 }
 210
 211 /* Breaks offset into parts */
 212 static void sm_break_offset(struct sm_ftl *ftl, loff_t offset,
 213                             int *zone, int *block, int *boffset)
 214 {
 215         *boffset = do_div(offset, ftl->block_size);
 216         *block = do_div(offset, ftl->max_lba);
 217         *zone = offset >= ftl->zone_count ? -1 : offset;
 218 }
 219
 220 /* ---------------------- low level IO ------------------------------------- */
 221
 222 static int sm_correct_sector(uint8_t *buffer, struct sm_oob *oob)
 223 {
 224         uint8_t ecc[3];
 225
 226         __nand_calculate_ecc(buffer, SM_SMALL_PAGE, ecc);
 227         if (__nand_correct_data(buffer, ecc, oob->ecc1, SM_SMALL_PAGE) < 0)
 228                 return -EIO;
 229
 230         buffer += SM_SMALL_PAGE;
 231
 232         __nand_calculate_ecc(buffer, SM_SMALL_PAGE, ecc);
 233         if (__nand_correct_data(buffer, ecc, oob->ecc2, SM_SMALL_PAGE) < 0)
 234                 return -EIO;
 235         return 0;
 236 }
 237
 238 /* Reads a sector + oob*/
 239 static int sm_read_sector(struct sm_ftl *ftl,
 240                           int zone, int block, int boffset,
 241                           uint8_t *buffer, struct sm_oob *oob)
 242 {
 243         struct mtd_info *mtd = ftl->trans->mtd;
 244         struct mtd_oob_ops ops;
 245         struct sm_oob tmp_oob;
 246         int ret = -EIO;
 247         int try = 0;
 248
 249         /* FTL can contain -1 entries that are by default filled with bits */
 250         if (block == -1) {
 251                 memset(buffer, 0xFF, SM_SECTOR_SIZE);
 252                 return 0;
 253         }
 254
 255         /* User might not need the oob, but we do for data vertification */
 256         if (!oob)
 257                 oob = &tmp_oob;
 258
 259         ops.mode = ftl->smallpagenand ? MTD_OOB_RAW : MTD_OOB_PLACE;
 260         ops.ooboffs = 0;
 261         ops.ooblen = SM_OOB_SIZE;
 262         ops.oobbuf = (void *)oob;
 263         ops.len = SM_SECTOR_SIZE;
 264         ops.datbuf = buffer;
 265
 266 again:
 267         if (try++) {
 268                 /* Avoid infinite recursion on CIS reads, sm_recheck_media
 269                         won't help anyway */
 270                 if (zone == 0 && block == ftl->cis_block && boffset ==
 271                         ftl->cis_boffset)
 272                         return ret;
 273
 274                 /* Test if media is stable */
 275                 if (try == 3 || sm_recheck_media(ftl))
 276                         return ret;
 277         }
 278
 279         /* Unfortunelly, oob read will _always_ succeed,
 280                 despite card removal..... */
 281         ret = mtd->read_oob(mtd, sm_mkoffset(ftl, zone, block, boffset), &ops);
 282
 283         /* Test for unknown errors */
 284         if (ret != 0 && ret != -EUCLEAN && ret != -EBADMSG) {
 285                 dbg("read of block %d at zone %d, failed due to error (%d)",
 286                         block, zone, ret);
 287                 goto again;
 288         }
 289
 290         /* Do a basic test on the oob, to guard against returned garbage */
 291         if (oob->reserved != 0xFFFFFFFF && !is_power_of_2(~oob->reserved))
 292                 goto again;
 293
 294         /* This should never happen, unless there is a bug in the mtd driver */
 295         WARN_ON(ops.oobretlen != SM_OOB_SIZE);
 296         WARN_ON(buffer && ops.retlen != SM_SECTOR_SIZE);
 297
 298         if (!buffer)
 299                 return 0;
 300
 301         /* Test if sector marked as bad */
 302         if (!sm_sector_valid(oob)) {
 303                 dbg("read of block %d at zone %d, failed because it is marked"
 304                         " as bad" , block, zone);
 305                 goto again;
 306         }
 307
 308         /* Test ECC*/
 309         if (ret == -EBADMSG ||
 310                 (ftl->smallpagenand && sm_correct_sector(buffer, oob))) {
 311
 312                 dbg("read of block %d at zone %d, failed due to ECC error",
 313                         block, zone);
 314                 goto again;
 315         }
 316
 317         return 0;
 318 }
 319
 320 /* Writes a sector to media */
 321 static int sm_write_sector(struct sm_ftl *ftl,
 322                            int zone, int block, int boffset,
 323                            uint8_t *buffer, struct sm_oob *oob)
 324 {
 325         struct mtd_oob_ops ops;
 326         struct mtd_info *mtd = ftl->trans->mtd;
 327         int ret;
 328
 329         BUG_ON(ftl->readonly);
 330
 331         if (zone == 0 && (block == ftl->cis_block || block == 0)) {
 332                 dbg("attempted to write the CIS!");
 333                 return -EIO;
 334         }
 335
 336         if (ftl->unstable)
 337                 return -EIO;
 338
 339         ops.mode = ftl->smallpagenand ? MTD_OOB_RAW : MTD_OOB_PLACE;
 340         ops.len = SM_SECTOR_SIZE;
 341         ops.datbuf = buffer;
 342         ops.ooboffs = 0;
 343         ops.ooblen = SM_OOB_SIZE;
 344         ops.oobbuf = (void *)oob;
 345
 346         ret = mtd->write_oob(mtd, sm_mkoffset(ftl, zone, block, boffset), &ops);
 347
 348         /* Now we assume that hardware will catch write bitflip errors */
 349         /* If you are paranoid, use CONFIG_MTD_NAND_VERIFY_WRITE */
 350
 351         if (ret) {
 352                 dbg("write to block %d at zone %d, failed with error %d",
 353                         block, zone, ret);
 354
 355                 sm_recheck_media(ftl);
 356                 return ret;
 357         }
 358
 359         /* This should never happen, unless there is a bug in the driver */
 360         WARN_ON(ops.oobretlen != SM_OOB_SIZE);
 361         WARN_ON(buffer && ops.retlen != SM_SECTOR_SIZE);
 362
 363         return 0;
 364 }
 365
 366 /* ------------------------ block IO ------------------------------------- */
 367
 368 /* Write a block using data and lba, and invalid sector bitmap */
 369 static int sm_write_block(struct sm_ftl *ftl, uint8_t *buf,
 370                           int zone, int block, int lba,
 371                           unsigned long invalid_bitmap)
 372 {
 373         struct sm_oob oob;
 374         int boffset;
 375         int retry = 0;
 376
 377         /* Initialize the oob with requested values */
 378         memset(&oob, 0xFF, SM_OOB_SIZE);
 379         sm_write_lba(&oob, lba);
 380 restart:
 381         if (ftl->unstable)
 382                 return -EIO;
 383
 384         for (boffset = 0; boffset < ftl->block_size;
 385                                 boffset += SM_SECTOR_SIZE) {
 386
 387                 oob.data_status = 0xFF;
 388
 389                 if (test_bit(boffset / SM_SECTOR_SIZE, &invalid_bitmap)) {
 390
 391                         sm_printk("sector %d of block at LBA %d of zone %d"
 392                                 " coudn't be read, marking it as invalid",
 393                                 boffset / SM_SECTOR_SIZE, lba, zone);
 394
 395                         oob.data_status = 0;
 396                 }
 397
 398                 if (ftl->smallpagenand) {
 399                         __nand_calculate_ecc(buf + boffset,
 400                                                 SM_SMALL_PAGE, oob.ecc1);
 401
 402                         __nand_calculate_ecc(buf + boffset + SM_SMALL_PAGE,
 403                                                 SM_SMALL_PAGE, oob.ecc2);
 404                 }
 405                 if (!sm_write_sector(ftl, zone, block, boffset,
 406                                                         buf + boffset, &oob))
 407                         continue;
 408
 409                 if (!retry) {
 410
 411                         /* If write fails. try to erase the block */
 412                         /* This is safe, because we never write in blocks
 413                                 that contain valuable data.
 414                         This is intended to repair block that are marked
 415                         as erased, but that isn't fully erased*/
 416
 417                         if (sm_erase_block(ftl, zone, block, 0))
 418                                 return -EIO;
 419
 420                         retry = 1;
 421                         goto restart;
 422                 } else {
 423                         sm_mark_block_bad(ftl, zone, block);
 424                         return -EIO;
 425                 }
 426         }
 427         return 0;
 428 }
 429
 430
 431 /* Mark whole block at offset 'offs' as bad. */
 432 static void sm_mark_block_bad(struct sm_ftl *ftl, int zone, int block)
 433 {
 434         struct sm_oob oob;
 435         int boffset;
 436
 437         memset(&oob, 0xFF, SM_OOB_SIZE);
 438         oob.block_status = 0xF0;
 439
 440         if (ftl->unstable)
 441                 return;
 442
 443         if (sm_recheck_media(ftl))
 444                 return;
 445
 446         sm_printk("marking block %d of zone %d as bad", block, zone);
 447
 448         /* We aren't checking the return value, because we don't care */
 449         /* This also fails on fake xD cards, but I guess these won't expose
 450                 any bad blocks till fail completly */
 451         for (boffset = 0; boffset < ftl->block_size; boffset += SM_SECTOR_SIZE)
 452                 sm_write_sector(ftl, zone, block, boffset, NULL, &oob);
 453 }
 454
 455 /*
 456  * Erase a block within a zone
 457  * If erase succedes, it updates free block fifo, otherwise marks block as bad
 458  */
 459 static int sm_erase_block(struct sm_ftl *ftl, int zone_num, uint16_t block,
 460                           int put_free)
 461 {
 462         struct ftl_zone *zone = &ftl->zones[zone_num];
 463         struct mtd_info *mtd = ftl->trans->mtd;
 464         struct erase_info erase;
 465
 466         erase.mtd = mtd;
 467         erase.callback = sm_erase_callback;
 468         erase.addr = sm_mkoffset(ftl, zone_num, block, 0);
 469         erase.len = ftl->block_size;
 470         erase.priv = (u_long)ftl;
 471
 472         if (ftl->unstable)
 473                 return -EIO;
 474
 475         BUG_ON(ftl->readonly);
 476
 477         if (zone_num == 0 && (block == ftl->cis_block || block == 0)) {
 478                 sm_printk("attempted to erase the CIS!");
 479                 return -EIO;
 480         }
 481
 482         if (mtd->erase(mtd, &erase)) {
 483                 sm_printk("erase of block %d in zone %d failed",
 484                                                         block, zone_num);
 485                 goto error;
 486         }
 487
 488         if (erase.state == MTD_ERASE_PENDING)
 489                 wait_for_completion(&ftl->erase_completion);
 490
 491         if (erase.state != MTD_ERASE_DONE) {
 492                 sm_printk("erase of block %d in zone %d failed after wait",
 493                         block, zone_num);
 494                 goto error;
 495         }
 496
 497         if (put_free)
 498                 kfifo_in(&zone->free_sectors,
 499                         (const unsigned char *)&block, sizeof(block));
 500
 501         return 0;
 502 error:
 503         sm_mark_block_bad(ftl, zone_num, block);
 504         return -EIO;
 505 }
 506
 507 static void sm_erase_callback(struct erase_info *self)
 508 {
 509         struct sm_ftl *ftl = (struct sm_ftl *)self->priv;
 510         complete(&ftl->erase_completion);
 511 }
 512
 513 /* Throughtly test that block is valid. */
 514 static int sm_check_block(struct sm_ftl *ftl, int zone, int block)
 515 {
 516         int boffset;
 517         struct sm_oob oob;
 518         int lbas[] = { -3, 0, 0, 0 };
 519         int i = 0;
 520         int test_lba;
 521
 522
 523         /* First just check that block doesn't look fishy */
 524         /* Only blocks that are valid or are sliced in two parts, are
 525                 accepted */
 526         for (boffset = 0; boffset < ftl->block_size;
 527                                         boffset += SM_SECTOR_SIZE) {
 528
 529                 /* This shoudn't happen anyway */
 530                 if (sm_read_sector(ftl, zone, block, boffset, NULL, &oob))
 531                         return -2;
 532
 533                 test_lba = sm_read_lba(&oob);
 534
 535                 if (lbas[i] != test_lba)
 536                         lbas[++i] = test_lba;
 537
 538                 /* If we found three different LBAs, something is fishy */
 539                 if (i == 3)
 540                         return -EIO;
 541         }
 542
 543         /* If the block is sliced (partially erased usually) erase it */
 544         if (i == 2) {
 545                 sm_erase_block(ftl, zone, block, 1);
 546                 return 1;
 547         }
 548
 549         return 0;
 550 }
 551
 552 /* ----------------- media scanning --------------------------------- */
 553 static const struct chs_entry chs_table[] = {
 554         { 1,    125,  4,  4  },
 555         { 2,    125,  4,  8  },
 556         { 4,    250,  4,  8  },
 557         { 8,    250,  4,  16 },
 558         { 16,   500,  4,  16 },
 559         { 32,   500,  8,  16 },
 560         { 64,   500,  8,  32 },
 561         { 128,  500,  16, 32 },
 562         { 256,  1000, 16, 32 },
 563         { 512,  1015, 32, 63 },
 564         { 1024, 985,  33, 63 },
 565         { 2048, 985,  33, 63 },
 566         { 0 },
 567 };
 568
 569
 570 static const uint8_t cis_signature[] = {
 571         0x01, 0x03, 0xD9, 0x01, 0xFF, 0x18, 0x02, 0xDF, 0x01, 0x20
 572 };
 573 /* Find out media parameters.
 574  * This ideally has to be based on nand id, but for now device size is enough */
 575 int sm_get_media_info(struct sm_ftl *ftl, struct mtd_info *mtd)
 576 {
 577         int i;
 578         int size_in_megs = mtd->size / (1024 * 1024);
 579
 580         ftl->readonly = mtd->type == MTD_ROM;
 581
 582         /* Manual settings for very old devices */
 583         ftl->zone_count = 1;
 584         ftl->smallpagenand = 0;
 585
 586         switch (size_in_megs) {
 587         case 1:
 588                 /* 1 MiB flash/rom SmartMedia card (256 byte pages)*/
 589                 ftl->zone_size = 256;
 590                 ftl->max_lba = 250;
 591                 ftl->block_size = 8 * SM_SECTOR_SIZE;
 592                 ftl->smallpagenand = 1;
 593
 594                 break;
 595         case 2:
 596                 /* 2 MiB flash SmartMedia (256 byte pages)*/
 597                 if (mtd->writesize == SM_SMALL_PAGE) {
 598                         ftl->zone_size = 512;
 599                         ftl->max_lba = 500;
 600                         ftl->block_size = 8 * SM_SECTOR_SIZE;
 601                         ftl->smallpagenand = 1;
 602                 /* 2 MiB rom SmartMedia */
 603                 } else {
 604
 605                         if (!ftl->readonly)
 606                                 return -ENODEV;
 607
 608                         ftl->zone_size = 256;
 609                         ftl->max_lba = 250;
 610                         ftl->block_size = 16 * SM_SECTOR_SIZE;
 611                 }
 612                 break;
 613         case 4:
 614                 /* 4 MiB flash/rom SmartMedia device */
 615                 ftl->zone_size = 512;
 616                 ftl->max_lba = 500;
 617                 ftl->block_size = 16 * SM_SECTOR_SIZE;
 618                 break;
 619         case 8:
 620                 /* 8 MiB flash/rom SmartMedia device */
 621                 ftl->zone_size = 1024;
 622                 ftl->max_lba = 1000;
 623                 ftl->block_size = 16 * SM_SECTOR_SIZE;
 624         }
 625
 626         /* Minimum xD size is 16MiB. Also, all xD cards have standard zone
 627            sizes. SmartMedia cards exist up to 128 MiB and have same layout*/
 628         if (size_in_megs >= 16) {
 629                 ftl->zone_count = size_in_megs / 16;
 630                 ftl->zone_size = 1024;
 631                 ftl->max_lba = 1000;
 632                 ftl->block_size = 32 * SM_SECTOR_SIZE;
 633         }
 634
 635         /* Test for proper write,erase and oob sizes */
 636         if (mtd->erasesize > ftl->block_size)
 637                 return -ENODEV;
 638
 639         if (mtd->writesize > SM_SECTOR_SIZE)
 640                 return -ENODEV;
 641
 642         if (ftl->smallpagenand && mtd->oobsize < SM_SMALL_OOB_SIZE)
 643                 return -ENODEV;
 644
 645         if (!ftl->smallpagenand && mtd->oobsize < SM_OOB_SIZE)
 646                 return -ENODEV;
 647
 648         /* We use these functions for IO */
 649         if (!mtd->read_oob || !mtd->write_oob)
 650                 return -ENODEV;
 651
 652         /* Find geometry information */
 653         for (i = 0 ; i < ARRAY_SIZE(chs_table) ; i++) {
 654                 if (chs_table[i].size == size_in_megs) {
 655                         ftl->cylinders = chs_table[i].cyl;
 656                         ftl->heads = chs_table[i].head;
 657                         ftl->sectors = chs_table[i].sec;
 658                         return 0;
 659                 }
 660         }
 661
 662         sm_printk("media has unknown size : %dMiB", size_in_megs);
 663         ftl->cylinders = 985;
 664         ftl->heads =  33;
 665         ftl->sectors = 63;
 666         return 0;
 667 }
 668
 669 /* Validate the CIS */
 670 static int sm_read_cis(struct sm_ftl *ftl)
 671 {
 672         struct sm_oob oob;
 673
 674         if (sm_read_sector(ftl,
 675                 0, ftl->cis_block, ftl->cis_boffset, ftl->cis_buffer, &oob))
 676                         return -EIO;
 677
 678         if (!sm_sector_valid(&oob) || !sm_block_valid(&oob))
 679                 return -EIO;
 680
 681         if (!memcmp(ftl->cis_buffer + ftl->cis_page_offset,
 682                         cis_signature, sizeof(cis_signature))) {
 683                 return 0;
 684         }
 685
 686         return -EIO;
 687 }
 688
 689 /* Scan the media for the CIS */
 690 static int sm_find_cis(struct sm_ftl *ftl)
 691 {
 692         struct sm_oob oob;
 693         int block, boffset;
 694         int block_found = 0;
 695         int cis_found = 0;
 696
 697         /* Search for first valid block */
 698         for (block = 0 ; block < ftl->zone_size - ftl->max_lba ; block++) {
 699
 700                 if (sm_read_sector(ftl, 0, block, 0, NULL, &oob))
 701                         continue;
 702
 703                 if (!sm_block_valid(&oob))
 704                         continue;
 705                 block_found = 1;
 706                 break;
 707         }
 708
 709         if (!block_found)
 710                 return -EIO;
 711
 712         /* Search for first valid sector in this block */
 713         for (boffset = 0 ; boffset < ftl->block_size;
 714                                                 boffset += SM_SECTOR_SIZE) {
 715
 716                 if (sm_read_sector(ftl, 0, block, boffset, NULL, &oob))
 717                         continue;
 718
 719                 if (!sm_sector_valid(&oob))
 720                         continue;
 721                 break;
 722         }
 723
 724         if (boffset == ftl->block_size)
 725                 return -EIO;
 726
 727         ftl->cis_block = block;
 728         ftl->cis_boffset = boffset;
 729         ftl->cis_page_offset = 0;
 730
 731         cis_found = !sm_read_cis(ftl);
 732
 733         if (!cis_found) {
 734                 ftl->cis_page_offset = SM_SMALL_PAGE;
 735                 cis_found = !sm_read_cis(ftl);
 736         }
 737
 738         if (cis_found) {
 739                 dbg("CIS block found at offset %x",
 740                         block * ftl->block_size +
 741                                 boffset + ftl->cis_page_offset);
 742                 return 0;
 743         }
 744         return -EIO;
 745 }
 746
 747 /* Basic test to determine if underlying mtd device if functional */
 748 static int sm_recheck_media(struct sm_ftl *ftl)
 749 {
 750         if (sm_read_cis(ftl)) {
 751
 752                 if (!ftl->unstable) {
 753                         sm_printk("media unstable, not allowing writes");
 754                         ftl->unstable = 1;
 755                 }
 756                 return -EIO;
 757         }
 758         return 0;
 759 }
 760
 761 /* Initialize a FTL zone */
 762 static int sm_init_zone(struct sm_ftl *ftl, int zone_num)
 763 {
 764         struct ftl_zone *zone = &ftl->zones[zone_num];
 765         struct sm_oob oob;
 766         uint16_t block;
 767         int lba;
 768         int i = 0;
 769         int len;
 770
 771         dbg("initializing zone %d", zone_num);
 772
 773         /* Allocate memory for FTL table */
 774         zone->lba_to_phys_table = kmalloc(ftl->max_lba * 2, GFP_KERNEL);
 775
 776         if (!zone->lba_to_phys_table)
 777                 return -ENOMEM;
 778         memset(zone->lba_to_phys_table, -1, ftl->max_lba * 2);
 779
 780
 781         /* Allocate memory for free sectors FIFO */
 782         if (kfifo_alloc(&zone->free_sectors, ftl->zone_size * 2, GFP_KERNEL)) {
 783                 kfree(zone->lba_to_phys_table);
 784                 return -ENOMEM;
 785         }
 786
 787         /* Now scan the zone */
 788         for (block = 0 ; block < ftl->zone_size ; block++) {
 789
 790                 /* Skip blocks till the CIS (including) */
 791                 if (zone_num == 0 && block <= ftl->cis_block)
 792                         continue;
 793
 794                 /* Read the oob of first sector */
 795                 if (sm_read_sector(ftl, zone_num, block, 0, NULL, &oob))
 796                         return -EIO;
 797
 798                 /* Test to see if block is erased. It is enough to test
 799                         first sector, because erase happens in one shot */
 800                 if (sm_block_erased(&oob)) {
 801                         kfifo_in(&zone->free_sectors,
 802                                 (unsigned char *)&block, 2);
 803                         continue;
 804                 }
 805
 806                 /* If block is marked as bad, skip it */
 807                 /* This assumes we can trust first sector*/
 808                 /* However the way the block valid status is defined, ensures
 809                         very low probability of failure here */
 810                 if (!sm_block_valid(&oob)) {
 811                         dbg("PH %04d <-> <marked bad>", block);
 812                         continue;
 813                 }
 814
 815
 816                 lba = sm_read_lba(&oob);
 817
 818                 /* Invalid LBA means that block is damaged. */
 819                 /* We can try to erase it, or mark it as bad, but
 820                         lets leave that to recovery application */
 821                 if (lba == -2 || lba >= ftl->max_lba) {
 822                         dbg("PH %04d <-> LBA %04d(bad)", block, lba);
 823                         continue;
 824                 }
 825
 826
 827                 /* If there is no collision,
 828                         just put the sector in the FTL table */
 829                 if (zone->lba_to_phys_table[lba] < 0) {
 830                         dbg_verbose("PH %04d <-> LBA %04d", block, lba);
 831                         zone->lba_to_phys_table[lba] = block;
 832                         continue;
 833                 }
 834
 835                 sm_printk("collision"
 836                         " of LBA %d between blocks %d and %d in zone %d",
 837                         lba, zone->lba_to_phys_table[lba], block, zone_num);
 838
 839                 /* Test that this block is valid*/
 840                 if (sm_check_block(ftl, zone_num, block))
 841                         continue;
 842
 843                 /* Test now the old block */
 844                 if (sm_check_block(ftl, zone_num,
 845                                         zone->lba_to_phys_table[lba])) {
 846                         zone->lba_to_phys_table[lba] = block;
 847                         continue;
 848                 }
 849
 850                 /* If both blocks are valid and share same LBA, it means that
 851                         they hold different versions of same data. It not
 852                         known which is more recent, thus just erase one of them
 853                 */
 854                 sm_printk("both blocks are valid, erasing the later");
 855                 sm_erase_block(ftl, zone_num, block, 1);
 856         }
 857
 858         dbg("zone initialized");
 859         zone->initialized = 1;
 860
 861         /* No free sectors, means that the zone is heavily damaged, write won't
 862                 work, but it can still can be (partially) read */
 863         if (!kfifo_len(&zone->free_sectors)) {
 864                 sm_printk("no free blocks in zone %d", zone_num);
 865                 return 0;
 866         }
 867
 868         /* Randomize first block we write to */
 869         get_random_bytes(&i, 2);
 870         i %= (kfifo_len(&zone->free_sectors) / 2);
 871
 872         while (i--) {
 873                 len = kfifo_out(&zone->free_sectors,
 874                                         (unsigned char *)&block, 2);
 875                 WARN_ON(len != 2);
 876                 kfifo_in(&zone->free_sectors, (const unsigned char *)&block, 2);
 877         }
 878         return 0;
 879 }
 880
 881 /* Get and automatically initialize an FTL mapping for one zone */
 882 struct ftl_zone *sm_get_zone(struct sm_ftl *ftl, int zone_num)
 883 {
 884         struct ftl_zone *zone;
 885         int error;
 886
 887         BUG_ON(zone_num >= ftl->zone_count);
 888         zone = &ftl->zones[zone_num];
 889
 890         if (!zone->initialized) {
 891                 error = sm_init_zone(ftl, zone_num);
 892
 893                 if (error)
 894                         return ERR_PTR(error);
 895         }
 896         return zone;
 897 }
 898
 899
 900 /* ----------------- cache handling ------------------------------------------*/
 901
 902 /* Initialize the one block cache */
 903 void sm_cache_init(struct sm_ftl *ftl)
 904 {
 905         ftl->cache_data_invalid_bitmap = 0xFFFFFFFF;
 906         ftl->cache_clean = 1;
 907         ftl->cache_zone = -1;
 908         ftl->cache_block = -1;
 909         /*memset(ftl->cache_data, 0xAA, ftl->block_size);*/
 910 }
 911
 912 /* Put sector in one block cache */
 913 void sm_cache_put(struct sm_ftl *ftl, char *buffer, int boffset)
 914 {
 915         memcpy(ftl->cache_data + boffset, buffer, SM_SECTOR_SIZE);
 916         clear_bit(boffset / SM_SECTOR_SIZE, &ftl->cache_data_invalid_bitmap);
 917         ftl->cache_clean = 0;
 918 }
 919
 920 /* Read a sector from the cache */
 921 int sm_cache_get(struct sm_ftl *ftl, char *buffer, int boffset)
 922 {
 923         if (test_bit(boffset / SM_SECTOR_SIZE,
 924                 &ftl->cache_data_invalid_bitmap))
 925                         return -1;
 926
 927         memcpy(buffer, ftl->cache_data + boffset, SM_SECTOR_SIZE);
 928         return 0;
 929 }
 930
 931 /* Write the cache to hardware */
 932 int sm_cache_flush(struct sm_ftl *ftl)
 933 {
 934         struct ftl_zone *zone;
 935
 936         int sector_num;
 937         uint16_t write_sector;
 938         int zone_num = ftl->cache_zone;
 939         int block_num;
 940
 941         if (ftl->cache_clean)
 942                 return 0;
 943
 944         if (ftl->unstable)
 945                 return -EIO;
 946
 947         BUG_ON(zone_num < 0);
 948         zone = &ftl->zones[zone_num];
 949         block_num = zone->lba_to_phys_table[ftl->cache_block];
 950
 951
 952         /* Try to read all unread areas of the cache block*/
 953         for_each_set_bit(sector_num, &ftl->cache_data_invalid_bitmap,
 954                 ftl->block_size / SM_SECTOR_SIZE) {
 955
 956                 if (!sm_read_sector(ftl,
 957                         zone_num, block_num, sector_num * SM_SECTOR_SIZE,
 958                         ftl->cache_data + sector_num * SM_SECTOR_SIZE, NULL))
 959                                 clear_bit(sector_num,
 960                                         &ftl->cache_data_invalid_bitmap);
 961         }
 962 restart:
 963
 964         if (ftl->unstable)
 965                 return -EIO;
 966
 967         /* If there are no spare blocks, */
 968         /* we could still continue by erasing/writing the current block,
 969                 but for such worn out media it doesn't worth the trouble,
 970                         and the dangers */
 971         if (kfifo_out(&zone->free_sectors,
 972                                 (unsigned char *)&write_sector, 2) != 2) {
 973                 dbg("no free sectors for write!");
 974                 return -EIO;
 975         }
 976
 977
 978         if (sm_write_block(ftl, ftl->cache_data, zone_num, write_sector,
 979                 ftl->cache_block, ftl->cache_data_invalid_bitmap))
 980                         goto restart;
 981
 982         /* Update the FTL table */
 983         zone->lba_to_phys_table[ftl->cache_block] = write_sector;
 984
 985         /* Write succesfull, so erase and free the old block */
 986         if (block_num > 0)
 987                 sm_erase_block(ftl, zone_num, block_num, 1);
 988
 989         sm_cache_init(ftl);
 990         return 0;
 991 }
 992
 993
 994 /* flush timer, runs a second after last write */
 995 static void sm_cache_flush_timer(unsigned long data)
 996 {
 997         struct sm_ftl *ftl = (struct sm_ftl *)data;
 998         queue_work(cache_flush_workqueue, &ftl->flush_work);
 999 }
1000
1001 /* cache flush work, kicked by timer */
1002 static void sm_cache_flush_work(struct work_struct *work)
1003 {
1004         struct sm_ftl *ftl = container_of(work, struct sm_ftl, flush_work);
1005         mutex_lock(&ftl->mutex);
1006         sm_cache_flush(ftl);
1007         mutex_unlock(&ftl->mutex);
1008         return;
1009 }
1010
1011 /* ---------------- outside interface -------------------------------------- */
1012
1013 /* outside interface: read a sector */
1014 static int sm_read(struct mtd_blktrans_dev *dev,
1015                    unsigned long sect_no, char *buf)
1016 {
1017         struct sm_ftl *ftl = dev->priv;
1018         struct ftl_zone *zone;
1019         int error = 0, in_cache = 0;
1020         int zone_num, block, boffset;
1021
1022         sm_break_offset(ftl, sect_no << 9, &zone_num, &block, &boffset);
1023         mutex_lock(&ftl->mutex);
1024
1025
1026         zone = sm_get_zone(ftl, zone_num);
1027         if (IS_ERR(zone)) {
1028                 error = PTR_ERR(zone);
1029                 goto unlock;
1030         }
1031
1032         /* Have to look at cache first */
1033         if (ftl->cache_zone == zone_num && ftl->cache_block == block) {
1034                 in_cache = 1;
1035                 if (!sm_cache_get(ftl, buf, boffset))
1036                         goto unlock;
1037         }
1038
1039         /* Translate the block and return if doesn't exist in the table */
1040         block = zone->lba_to_phys_table[block];
1041
1042         if (block == -1) {
1043                 memset(buf, 0xFF, SM_SECTOR_SIZE);
1044                 goto unlock;
1045         }
1046
1047         if (sm_read_sector(ftl, zone_num, block, boffset, buf, NULL)) {
1048                 error = -EIO;
1049                 goto unlock;
1050         }
1051
1052         if (in_cache)
1053                 sm_cache_put(ftl, buf, boffset);
1054 unlock:
1055         mutex_unlock(&ftl->mutex);
1056         return error;
1057 }
1058
1059 /* outside interface: write a sector */
1060 static int sm_write(struct mtd_blktrans_dev *dev,
1061                                 unsigned long sec_no, char *buf)
1062 {
1063         struct sm_ftl *ftl = dev->priv;
1064         struct ftl_zone *zone;
1065         int error, zone_num, block, boffset;
1066
1067         BUG_ON(ftl->readonly);
1068         sm_break_offset(ftl, sec_no << 9, &zone_num, &block, &boffset);
1069
1070         /* No need in flush thread running now */
1071         del_timer(&ftl->timer);
1072         mutex_lock(&ftl->mutex);
1073
1074         zone = sm_get_zone(ftl, zone_num);
1075         if (IS_ERR(zone)) {
1076                 error = PTR_ERR(zone);
1077                 goto unlock;
1078         }
1079
1080         /* If entry is not in cache, flush it */
1081         if (ftl->cache_block != block || ftl->cache_zone != zone_num) {
1082
1083                 error = sm_cache_flush(ftl);
1084                 if (error)
1085                         goto unlock;
1086
1087                 ftl->cache_block = block;
1088                 ftl->cache_zone = zone_num;
1089         }
1090
1091         sm_cache_put(ftl, buf, boffset);
1092 unlock:
1093         mod_timer(&ftl->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(cache_timeout));
1094         mutex_unlock(&ftl->mutex);
1095         return error;
1096 }
1097
1098 /* outside interface: flush everything */
1099 static int sm_flush(struct mtd_blktrans_dev *dev)
1100 {
1101         struct sm_ftl *ftl = dev->priv;
1102         int retval;
1103
1104         mutex_lock(&ftl->mutex);
1105         retval =  sm_cache_flush(ftl);
1106         mutex_unlock(&ftl->mutex);
1107         return retval;
1108 }
1109
1110 /* outside interface: device is released */
1111 static int sm_release(struct mtd_blktrans_dev *dev)
1112 {
1113         struct sm_ftl *ftl = dev->priv;
1114
1115         mutex_lock(&ftl->mutex);
1116         del_timer_sync(&ftl->timer);
1117         cancel_work_sync(&ftl->flush_work);
1118         sm_cache_flush(ftl);
1119         mutex_unlock(&ftl->mutex);
1120         return 0;
1121 }
1122
1123 /* outside interface: get geometry */
1124 static int sm_getgeo(struct mtd_blktrans_dev *dev, struct hd_geometry *geo)
1125 {
1126         struct sm_ftl *ftl = dev->priv;
1127         geo->heads = ftl->heads;
1128         geo->sectors = ftl->sectors;
1129         geo->cylinders = ftl->cylinders;
1130         return 0;
1131 }
1132
1133 /* external interface: main initialization function */
1134 static void sm_add_mtd(struct mtd_blktrans_ops *tr, struct mtd_info *mtd)
1135 {
1136         struct mtd_blktrans_dev *trans;
1137         struct sm_ftl *ftl;
1138
1139         /* Allocate & initialize our private structure */
1140         ftl = kzalloc(sizeof(struct sm_ftl), GFP_KERNEL);
1141         if (!ftl)
1142                 goto error1;
1143
1144
1145         mutex_init(&ftl->mutex);
1146         setup_timer(&ftl->timer, sm_cache_flush_timer, (unsigned long)ftl);
1147         INIT_WORK(&ftl->flush_work, sm_cache_flush_work);
1148         init_completion(&ftl->erase_completion);
1149
1150         /* Read media information */
1151         if (sm_get_media_info(ftl, mtd)) {
1152                 dbg("found unsupported mtd device, aborting");
1153                 goto error2;
1154         }
1155
1156
1157         /* Allocate temporary CIS buffer for read retry support */
1158         ftl->cis_buffer = kzalloc(SM_SECTOR_SIZE, GFP_KERNEL);
1159         if (!ftl->cis_buffer)
1160                 goto error2;
1161
1162         /* Allocate zone array, it will be initialized on demand */
1163         ftl->zones = kzalloc(sizeof(struct ftl_zone) * ftl->zone_count,
1164                                                                 GFP_KERNEL);
1165         if (!ftl->zones)
1166                 goto error3;
1167
1168         /* Allocate the cache*/
1169         ftl->cache_data = kzalloc(ftl->block_size, GFP_KERNEL);
1170
1171         if (!ftl->cache_data)
1172                 goto error4;
1173
1174         sm_cache_init(ftl);
1175
1176
1177         /* Allocate upper layer structure and initialize it */
1178         trans = kzalloc(sizeof(struct mtd_blktrans_dev), GFP_KERNEL);
1179         if (!trans)
1180                 goto error5;
1181
1182         ftl->trans = trans;
1183         trans->priv = ftl;
1184
1185         trans->tr = tr;
1186         trans->mtd = mtd;
1187         trans->devnum = -1;
1188         trans->size = (ftl->block_size * ftl->max_lba * ftl->zone_count) >> 9;
1189         trans->readonly = ftl->readonly;
1190
1191         if (sm_find_cis(ftl)) {
1192                 dbg("CIS not found on mtd device, aborting");
1193                 goto error6;
1194         }
1195
1196         ftl->disk_attributes = sm_create_sysfs_attributes(ftl);
1197         if (!ftl->disk_attributes)
1198                 goto error6;
1199         trans->disk_attributes = ftl->disk_attributes;
1200
1201         sm_printk("Found %d MiB xD/SmartMedia FTL on mtd%d",
1202                 (int)(mtd->size / (1024 * 1024)), mtd->index);
1203
1204         dbg("FTL layout:");
1205         dbg("%d zone(s), each consists of %d blocks (+%d spares)",
1206                 ftl->zone_count, ftl->max_lba,
1207                 ftl->zone_size - ftl->max_lba);
1208         dbg("each block consists of %d bytes",
1209                 ftl->block_size);
1210
1211
1212         /* Register device*/
1213         if (add_mtd_blktrans_dev(trans)) {
1214                 dbg("error in mtdblktrans layer");
1215                 goto error6;
1216         }
1217         return;
1218 error6:
1219         kfree(trans);
1220 error5:
1221         kfree(ftl->cache_data);
1222 error4:
1223         kfree(ftl->zones);
1224 error3:
1225         kfree(ftl->cis_buffer);
1226 error2:
1227         kfree(ftl);
1228 error1:
1229         return;
1230 }
1231
1232 /* main interface: device {surprise,} removal */
1233 static void sm_remove_dev(struct mtd_blktrans_dev *dev)
1234 {
1235         struct sm_ftl *ftl = dev->priv;
1236         int i;
1237
1238         del_mtd_blktrans_dev(dev);
1239         ftl->trans = NULL;
1240
1241         for (i = 0 ; i < ftl->zone_count; i++) {
1242
1243                 if (!ftl->zones[i].initialized)
1244                         continue;
1245
1246                 kfree(ftl->zones[i].lba_to_phys_table);
1247                 kfifo_free(&ftl->zones[i].free_sectors);
1248         }
1249
1250         sm_delete_sysfs_attributes(ftl);
1251         kfree(ftl->cis_buffer);
1252         kfree(ftl->zones);
1253         kfree(ftl->cache_data);
1254         kfree(ftl);
1255 }
1256
1257 static struct mtd_blktrans_ops sm_ftl_ops = {
1258         .name           = "smblk",
1259         .major          = -1,
1260         .part_bits      = SM_FTL_PARTN_BITS,
1261         .blksize        = SM_SECTOR_SIZE,
1262         .getgeo         = sm_getgeo,
1263
1264         .add_mtd        = sm_add_mtd,
1265         .remove_dev     = sm_remove_dev,
1266
1267         .readsect       = sm_read,
1268         .writesect      = sm_write,
1269
1270         .flush          = sm_flush,
1271         .release        = sm_release,
1272
1273         .owner          = THIS_MODULE,
1274 };
1275
1276 static __init int sm_module_init(void)
1277 {
1278         int error = 0;
1279         cache_flush_workqueue = create_freezable_workqueue("smflush");
1280
1281         if (IS_ERR(cache_flush_workqueue))
1282                 return PTR_ERR(cache_flush_workqueue);
1283
1284         error = register_mtd_blktrans(&sm_ftl_ops);
1285         if (error)
1286                 destroy_workqueue(cache_flush_workqueue);
1287         return error;
1288
1289 }
1290
1291 static void __exit sm_module_exit(void)
1292 {
1293         destroy_workqueue(cache_flush_workqueue);
1294         deregister_mtd_blktrans(&sm_ftl_ops);
1295 }
1296
1297 module_init(sm_module_init);
1298 module_exit(sm_module_exit);
1299
1300 MODULE_LICENSE("GPL");
1301 MODULE_AUTHOR("Maxim Levitsky <maximlevitsky@gmail.com>");
1302 MODULE_DESCRIPTION("Smartmedia/xD mtd translation layer");