fs/fuse/cuse.c

   1 /*
   2  * CUSE: Character device in Userspace
   3  *
   4  * Copyright (C) 2008-2009  SUSE Linux Products GmbH
   5  * Copyright (C) 2008-2009  Tejun Heo <tj@kernel.org>
   6  *
   7  * This file is released under the GPLv2.
   8  *
   9  * CUSE enables character devices to be implemented from userland much
  10  * like FUSE allows filesystems.  On initialization /dev/cuse is
  11  * created.  By opening the file and replying to the CUSE_INIT request
  12  * userland CUSE server can create a character device.  After that the
  13  * operation is very similar to FUSE.
  14  *
  15  * A CUSE instance involves the following objects.
  16  *
  17  * cuse_conn    : contains fuse_conn and serves as bonding structure
  18  * channel      : file handle connected to the userland CUSE server
  19  * cdev         : the implemented character device
  20  * dev          : generic device for cdev
  21  *
  22  * Note that 'channel' is what 'dev' is in FUSE.  As CUSE deals with
  23  * devices, it's called 'channel' to reduce confusion.
  24  *
  25  * channel determines when the character device dies.  When channel is
  26  * closed, everything begins to destruct.  The cuse_conn is taken off
  27  * the lookup table preventing further access from cdev, cdev and
  28  * generic device are removed and the base reference of cuse_conn is
  29  * put.
  30  *
  31  * On each open, the matching cuse_conn is looked up and if found an
  32  * additional reference is taken which is released when the file is
  33  * closed.
  34  */
  35
  36 #include <linux/fuse.h>
  37 #include <linux/cdev.h>
  38 #include <linux/device.h>
  39 #include <linux/file.h>
  40 #include <linux/fs.h>
  41 #include <linux/kdev_t.h>
  42 #include <linux/kthread.h>
  43 #include <linux/list.h>
  44 #include <linux/magic.h>
  45 #include <linux/miscdevice.h>
  46 #include <linux/mutex.h>
  47 #include <linux/slab.h>
  48 #include <linux/spinlock.h>
  49 #include <linux/stat.h>
  50
  51 #include "fuse_i.h"
  52
  53 #define CUSE_CONNTBL_LEN        64
  54
  55 struct cuse_conn {
  56         struct list_head        list;   /* linked on cuse_conntbl */
  57         struct fuse_conn        fc;     /* fuse connection */
  58         struct cdev             *cdev;  /* associated character device */
  59         struct device           *dev;   /* device representing @cdev */
  60
  61         /* init parameters, set once during initialization */
  62         bool                    unrestricted_ioctl;
  63 };
  64
  65 static DEFINE_SPINLOCK(cuse_lock);              /* protects cuse_conntbl */
  66 static struct list_head cuse_conntbl[CUSE_CONNTBL_LEN];
  67 static struct class *cuse_class;
  68
  69 static struct cuse_conn *fc_to_cc(struct fuse_conn *fc)
  70 {
  71         return container_of(fc, struct cuse_conn, fc);
  72 }
  73
  74 static struct list_head *cuse_conntbl_head(dev_t devt)
  75 {
  76         return &cuse_conntbl[(MAJOR(devt) + MINOR(devt)) % CUSE_CONNTBL_LEN];
  77 }
  78
  79
  80 /**************************************************************************
  81  * CUSE frontend operations
  82  *
  83  * These are file operations for the character device.
  84  *
  85  * On open, CUSE opens a file from the FUSE mnt and stores it to
  86  * private_data of the open file.  All other ops call FUSE ops on the
  87  * FUSE file.
  88  */
  89
  90 static ssize_t cuse_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count,
  91                          loff_t *ppos)
  92 {
  93         loff_t pos = 0;
  94
  95         return fuse_direct_io(file, buf, count, &pos, 0);
  96 }
  97
  98 static ssize_t cuse_write(struct file *file, const char __user *buf,
  99                           size_t count, loff_t *ppos)
 100 {
 101         loff_t pos = 0;
 102         /*
 103          * No locking or generic_write_checks(), the server is
 104          * responsible for locking and sanity checks.
 105          */
 106         return fuse_direct_io(file, buf, count, &pos, 1);
 107 }
 108
 109 static int cuse_open(struct inode *inode, struct file *file)
 110 {
 111         dev_t devt = inode->i_cdev->dev;
 112         struct cuse_conn *cc = NULL, *pos;
 113         int rc;
 114
 115         /* look up and get the connection */
 116         spin_lock(&cuse_lock);
 117         list_for_each_entry(pos, cuse_conntbl_head(devt), list)
 118                 if (pos->dev->devt == devt) {
 119                         fuse_conn_get(&pos->fc);
 120                         cc = pos;
 121                         break;
 122                 }
 123         spin_unlock(&cuse_lock);
 124
 125         /* dead? */
 126         if (!cc)
 127                 return -ENODEV;
 128
 129         /*
 130          * Generic permission check is already done against the chrdev
 131          * file, proceed to open.
 132          */
 133         rc = fuse_do_open(&cc->fc, 0, file, 0);
 134         if (rc)
 135                 fuse_conn_put(&cc->fc);
 136         return rc;
 137 }
 138
 139 static int cuse_release(struct inode *inode, struct file *file)
 140 {
 141         struct fuse_file *ff = file->private_data;
 142         struct fuse_conn *fc = ff->fc;
 143
 144         fuse_sync_release(ff, file->f_flags);
 145         fuse_conn_put(fc);
 146
 147         return 0;
 148 }
 149
 150 static long cuse_file_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 151                             unsigned long arg)
 152 {
 153         struct fuse_file *ff = file->private_data;
 154         struct cuse_conn *cc = fc_to_cc(ff->fc);
 155         unsigned int flags = 0;
 156
 157         if (cc->unrestricted_ioctl)
 158                 flags |= FUSE_IOCTL_UNRESTRICTED;
 159
 160         return fuse_do_ioctl(file, cmd, arg, flags);
 161 }
 162
 163 static long cuse_file_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 164                                    unsigned long arg)
 165 {
 166         struct fuse_file *ff = file->private_data;
 167         struct cuse_conn *cc = fc_to_cc(ff->fc);
 168         unsigned int flags = FUSE_IOCTL_COMPAT;
 169
 170         if (cc->unrestricted_ioctl)
 171                 flags |= FUSE_IOCTL_UNRESTRICTED;
 172
 173         return fuse_do_ioctl(file, cmd, arg, flags);
 174 }
 175
 176 static const struct file_operations cuse_frontend_fops = {
 177         .owner                  = THIS_MODULE,
 178         .read                   = cuse_read,
 179         .write                  = cuse_write,
 180         .open                   = cuse_open,
 181         .release                = cuse_release,
 182         .unlocked_ioctl         = cuse_file_ioctl,
 183         .compat_ioctl           = cuse_file_compat_ioctl,
 184         .poll                   = fuse_file_poll,
 185         .llseek         = noop_llseek,
 186 };
 187
 188
 189 /**************************************************************************
 190  * CUSE channel initialization and destruction
 191  */
 192
 193 struct cuse_devinfo {
 194         const char              *name;
 195 };
 196
 197 /**
 198  * cuse_parse_one - parse one key=value pair
 199  * @pp: i/o parameter for the current position
 200  * @end: points to one past the end of the packed string
 201  * @keyp: out parameter for key
 202  * @valp: out parameter for value
 203  *
 204  * *@pp points to packed strings - "key0=val0\0key1=val1\0" which ends
 205  * at @end - 1.  This function parses one pair and set *@keyp to the
 206  * start of the key and *@valp to the start of the value.  Note that
 207  * the original string is modified such that the key string is
 208  * terminated with '\0'.  *@pp is updated to point to the next string.
 209  *
 210  * RETURNS:
 211  * 1 on successful parse, 0 on EOF, -errno on failure.
 212  */
 213 static int cuse_parse_one(char **pp, char *end, char **keyp, char **valp)
 214 {
 215         char *p = *pp;
 216         char *key, *val;
 217
 218         while (p < end && *p == '\0')
 219                 p++;
 220         if (p == end)
 221                 return 0;
 222
 223         if (end[-1] != '\0') {
 224                 printk(KERN_ERR "CUSE: info not properly terminated\n");
 225                 return -EINVAL;
 226         }
 227
 228         key = val = p;
 229         p += strlen(p);
 230
 231         if (valp) {
 232                 strsep(&val, "=");
 233                 if (!val)
 234                         val = key + strlen(key);
 235                 key = strstrip(key);
 236                 val = strstrip(val);
 237         } else
 238                 key = strstrip(key);
 239
 240         if (!strlen(key)) {
 241                 printk(KERN_ERR "CUSE: zero length info key specified\n");
 242                 return -EINVAL;
 243         }
 244
 245         *pp = p;
 246         *keyp = key;
 247         if (valp)
 248                 *valp = val;
 249
 250         return 1;
 251 }
 252
 253 /**
 254  * cuse_parse_dev_info - parse device info
 255  * @p: device info string
 256  * @len: length of device info string
 257  * @devinfo: out parameter for parsed device info
 258  *
 259  * Parse @p to extract device info and store it into @devinfo.  String
 260  * pointed to by @p is modified by parsing and @devinfo points into
 261  * them, so @p shouldn't be freed while @devinfo is in use.
 262  *
 263  * RETURNS:
 264  * 0 on success, -errno on failure.
 265  */
 266 static int cuse_parse_devinfo(char *p, size_t len, struct cuse_devinfo *devinfo)
 267 {
 268         char *end = p + len;
 269         char *key, *val;
 270         int rc;
 271
 272         while (true) {
 273                 rc = cuse_parse_one(&p, end, &key, &val);
 274                 if (rc < 0)
 275                         return rc;
 276                 if (!rc)
 277                         break;
 278                 if (strcmp(key, "DEVNAME") == 0)
 279                         devinfo->name = val;
 280                 else
 281                         printk(KERN_WARNING "CUSE: unknown device info \"%s\"\n",
 282                                key);
 283         }
 284
 285         if (!devinfo->name || !strlen(devinfo->name)) {
 286                 printk(KERN_ERR "CUSE: DEVNAME unspecified\n");
 287                 return -EINVAL;
 288         }
 289
 290         return 0;
 291 }
 292
 293 static void cuse_gendev_release(struct device *dev)
 294 {
 295         kfree(dev);
 296 }
 297
 298 /**
 299  * cuse_process_init_reply - finish initializing CUSE channel
 300  *
 301  * This function creates the character device and sets up all the
 302  * required data structures for it.  Please read the comment at the
 303  * top of this file for high level overview.
 304  */
 305 static void cuse_process_init_reply(struct fuse_conn *fc, struct fuse_req *req)
 306 {
 307         struct cuse_conn *cc = fc_to_cc(fc);
 308         struct cuse_init_out *arg = req->out.args[0].value;
 309         struct page *page = req->pages[0];
 310         struct cuse_devinfo devinfo = { };
 311         struct device *dev;
 312         struct cdev *cdev;
 313         dev_t devt;
 314         int rc;
 315
 316         if (req->out.h.error ||
 317             arg->major != FUSE_KERNEL_VERSION || arg->minor < 11) {
 318                 goto err;
 319         }
 320
 321         fc->minor = arg->minor;
 322         fc->max_read = max_t(unsigned, arg->max_read, 4096);
 323         fc->max_write = max_t(unsigned, arg->max_write, 4096);
 324
 325         /* parse init reply */
 326         cc->unrestricted_ioctl = arg->flags & CUSE_UNRESTRICTED_IOCTL;
 327
 328         rc = cuse_parse_devinfo(page_address(page), req->out.args[1].size,
 329                                 &devinfo);
 330         if (rc)
 331                 goto err;
 332
 333         /* determine and reserve devt */
 334         devt = MKDEV(arg->dev_major, arg->dev_minor);
 335         if (!MAJOR(devt))
 336                 rc = alloc_chrdev_region(&devt, MINOR(devt), 1, devinfo.name);
 337         else
 338                 rc = register_chrdev_region(devt, 1, devinfo.name);
 339         if (rc) {
 340                 printk(KERN_ERR "CUSE: failed to register chrdev region\n");
 341                 goto err;
 342         }
 343
 344         /* devt determined, create device */
 345         rc = -ENOMEM;
 346         dev = kzalloc(sizeof(*dev), GFP_KERNEL);
 347         if (!dev)
 348                 goto err_region;
 349
 350         device_initialize(dev);
 351         dev_set_uevent_suppress(dev, 1);
 352         dev->class = cuse_class;
 353         dev->devt = devt;
 354         dev->release = cuse_gendev_release;
 355         dev_set_drvdata(dev, cc);
 356         dev_set_name(dev, "%s", devinfo.name);
 357
 358         rc = device_add(dev);
 359         if (rc)
 360                 goto err_device;
 361
 362         /* register cdev */
 363         rc = -ENOMEM;
 364         cdev = cdev_alloc();
 365         if (!cdev)
 366                 goto err_device;
 367
 368         cdev->owner = THIS_MODULE;
 369         cdev->ops = &cuse_frontend_fops;
 370
 371         rc = cdev_add(cdev, devt, 1);
 372         if (rc)
 373                 goto err_cdev;
 374
 375         cc->dev = dev;
 376         cc->cdev = cdev;
 377
 378         /* make the device available */
 379         spin_lock(&cuse_lock);
 380         list_add(&cc->list, cuse_conntbl_head(devt));
 381         spin_unlock(&cuse_lock);
 382
 383         /* announce device availability */
 384         dev_set_uevent_suppress(dev, 0);
 385         kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD);
 386 out:
 387         kfree(arg);
 388         __free_page(page);
 389         return;
 390
 391 err_cdev:
 392         cdev_del(cdev);
 393 err_device:
 394         put_device(dev);
 395 err_region:
 396         unregister_chrdev_region(devt, 1);
 397 err:
 398         fc->conn_error = 1;
 399         goto out;
 400 }
 401
 402 static int cuse_send_init(struct cuse_conn *cc)
 403 {
 404         int rc;
 405         struct fuse_req *req;
 406         struct page *page;
 407         struct fuse_conn *fc = &cc->fc;
 408         struct cuse_init_in *arg;
 409         void *outarg;
 410
 411         BUILD_BUG_ON(CUSE_INIT_INFO_MAX > PAGE_SIZE);
 412
 413         req = fuse_get_req(fc);
 414         if (IS_ERR(req)) {
 415                 rc = PTR_ERR(req);
 416                 goto err;
 417         }
 418
 419         rc = -ENOMEM;
 420         page = alloc_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
 421         if (!page)
 422                 goto err_put_req;
 423
 424         outarg = kzalloc(sizeof(struct cuse_init_out), GFP_KERNEL);
 425         if (!outarg)
 426                 goto err_free_page;
 427
 428         arg = &req->misc.cuse_init_in;
 429         arg->major = FUSE_KERNEL_VERSION;
 430         arg->minor = FUSE_KERNEL_MINOR_VERSION;
 431         arg->flags |= CUSE_UNRESTRICTED_IOCTL;
 432         req->in.h.opcode = CUSE_INIT;
 433         req->in.numargs = 1;
 434         req->in.args[0].size = sizeof(struct cuse_init_in);
 435         req->in.args[0].value = arg;
 436         req->out.numargs = 2;
 437         req->out.args[0].size = sizeof(struct cuse_init_out);
 438         req->out.args[0].value = outarg;
 439         req->out.args[1].size = CUSE_INIT_INFO_MAX;
 440         req->out.argvar = 1;
 441         req->out.argpages = 1;
 442         req->pages[0] = page;
 443         req->num_pages = 1;
 444         req->end = cuse_process_init_reply;
 445         fuse_request_send_background(fc, req);
 446
 447         return 0;
 448
 449 err_free_page:
 450         __free_page(page);
 451 err_put_req:
 452         fuse_put_request(fc, req);
 453 err:
 454         return rc;
 455 }
 456
 457 static void cuse_fc_release(struct fuse_conn *fc)
 458 {
 459         struct cuse_conn *cc = fc_to_cc(fc);
 460         kfree(cc);
 461 }
 462
 463 /**
 464  * cuse_channel_open - open method for /dev/cuse
 465  * @inode: inode for /dev/cuse
 466  * @file: file struct being opened
 467  *
 468  * Userland CUSE server can create a CUSE device by opening /dev/cuse
 469  * and replying to the initialization request kernel sends.  This
 470  * function is responsible for handling CUSE device initialization.
 471  * Because the fd opened by this function is used during
 472  * initialization, this function only creates cuse_conn and sends
 473  * init.  The rest is delegated to a kthread.
 474  *
 475  * RETURNS:
 476  * 0 on success, -errno on failure.
 477  */
 478 static int cuse_channel_open(struct inode *inode, struct file *file)
 479 {
 480         struct cuse_conn *cc;
 481         int rc;
 482
 483         /* set up cuse_conn */
 484         cc = kzalloc(sizeof(*cc), GFP_KERNEL);
 485         if (!cc)
 486                 return -ENOMEM;
 487
 488         fuse_conn_init(&cc->fc);
 489
 490         INIT_LIST_HEAD(&cc->list);
 491         cc->fc.release = cuse_fc_release;
 492
 493         cc->fc.connected = 1;
 494         cc->fc.blocked = 0;
 495         rc = cuse_send_init(cc);
 496         if (rc) {
 497                 fuse_conn_put(&cc->fc);
 498                 return rc;
 499         }
 500         file->private_data = &cc->fc;   /* channel owns base reference to cc */
 501
 502         return 0;
 503 }
 504
 505 /**
 506  * cuse_channel_release - release method for /dev/cuse
 507  * @inode: inode for /dev/cuse
 508  * @file: file struct being closed
 509  *
 510  * Disconnect the channel, deregister CUSE device and initiate
 511  * destruction by putting the default reference.
 512  *
 513  * RETURNS:
 514  * 0 on success, -errno on failure.
 515  */
 516 static int cuse_channel_release(struct inode *inode, struct file *file)
 517 {
 518         struct cuse_conn *cc = fc_to_cc(file->private_data);
 519         int rc;
 520
 521         /* remove from the conntbl, no more access from this point on */
 522         spin_lock(&cuse_lock);
 523         list_del_init(&cc->list);
 524         spin_unlock(&cuse_lock);
 525
 526         /* remove device */
 527         if (cc->dev)
 528                 device_unregister(cc->dev);
 529         if (cc->cdev) {
 530                 unregister_chrdev_region(cc->cdev->dev, 1);
 531                 cdev_del(cc->cdev);
 532         }
 533
 534         /* kill connection and shutdown channel */
 535         fuse_conn_kill(&cc->fc);
 536         rc = fuse_dev_release(inode, file);     /* puts the base reference */
 537
 538         return rc;
 539 }
 540
 541 static struct file_operations cuse_channel_fops; /* initialized during init */
 542
 543
 544 /**************************************************************************
 545  * Misc stuff and module initializatiion
 546  *
 547  * CUSE exports the same set of attributes to sysfs as fusectl.
 548  */
 549
 550 static ssize_t cuse_class_waiting_show(struct device *dev,
 551                                        struct device_attribute *attr, char *buf)
 552 {
 553         struct cuse_conn *cc = dev_get_drvdata(dev);
 554
 555         return sprintf(buf, "%d\n", atomic_read(&cc->fc.num_waiting));
 556 }
 557
 558 static ssize_t cuse_class_abort_store(struct device *dev,
 559                                       struct device_attribute *attr,
 560                                       const char *buf, size_t count)
 561 {
 562         struct cuse_conn *cc = dev_get_drvdata(dev);
 563
 564         fuse_abort_conn(&cc->fc);
 565         return count;
 566 }
 567
 568 static struct device_attribute cuse_class_dev_attrs[] = {
 569         __ATTR(waiting, S_IFREG | 0400, cuse_class_waiting_show, NULL),
 570         __ATTR(abort, S_IFREG | 0200, NULL, cuse_class_abort_store),
 571         { }
 572 };
 573
 574 static struct miscdevice cuse_miscdev = {
 575         .minor          = MISC_DYNAMIC_MINOR,
 576         .name           = "cuse",
 577         .fops           = &cuse_channel_fops,
 578 };
 579
 580 static int __init cuse_init(void)
 581 {
 582         int i, rc;
 583
 584         /* init conntbl */
 585         for (i = 0; i < CUSE_CONNTBL_LEN; i++)
 586                 INIT_LIST_HEAD(&cuse_conntbl[i]);
 587
 588         /* inherit and extend fuse_dev_operations */
 589         cuse_channel_fops               = fuse_dev_operations;
 590         cuse_channel_fops.owner         = THIS_MODULE;
 591         cuse_channel_fops.open          = cuse_channel_open;
 592         cuse_channel_fops.release       = cuse_channel_release;
 593
 594         cuse_class = class_create(THIS_MODULE, "cuse");
 595         if (IS_ERR(cuse_class))
 596                 return PTR_ERR(cuse_class);
 597
 598         cuse_class->dev_attrs = cuse_class_dev_attrs;
 599
 600         rc = misc_register(&cuse_miscdev);
 601         if (rc) {
 602                 class_destroy(cuse_class);
 603                 return rc;
 604         }
 605
 606         return 0;
 607 }
 608
 609 static void __exit cuse_exit(void)
 610 {
 611         misc_deregister(&cuse_miscdev);
 612         class_destroy(cuse_class);
 613 }
 614
 615 module_init(cuse_init);
 616 module_exit(cuse_exit);
 617
 618 MODULE_AUTHOR("Tejun Heo <tj@kernel.org>");
 619 MODULE_DESCRIPTION("Character device in Userspace");
 620 MODULE_LICENSE("GPL");