drivers/block/rd.c

   1 /*
   2  * ramdisk.c - Multiple RAM disk driver - gzip-loading version - v. 0.8 beta.
   3  *
   4  * (C) Chad Page, Theodore Ts'o, et. al, 1995.
   5  *
   6  * This RAM disk is designed to have filesystems created on it and mounted
   7  * just like a regular floppy disk.
   8  *
   9  * It also does something suggested by Linus: use the buffer cache as the
  10  * RAM disk data.  This makes it possible to dynamically allocate the RAM disk
  11  * buffer - with some consequences I have to deal with as I write this.
  12  *
  13  * This code is based on the original ramdisk.c, written mostly by
  14  * Theodore Ts'o (TYT) in 1991.  The code was largely rewritten by
  15  * Chad Page to use the buffer cache to store the RAM disk data in
  16  * 1995; Theodore then took over the driver again, and cleaned it up
  17  * for inclusion in the mainline kernel.
  18  *
  19  * The original CRAMDISK code was written by Richard Lyons, and
  20  * adapted by Chad Page to use the new RAM disk interface.  Theodore
  21  * Ts'o rewrote it so that both the compressed RAM disk loader and the
  22  * kernel decompressor uses the same inflate.c codebase.  The RAM disk
  23  * loader now also loads into a dynamic (buffer cache based) RAM disk,
  24  * not the old static RAM disk.  Support for the old static RAM disk has
  25  * been completely removed.
  26  *
  27  * Loadable module support added by Tom Dyas.
  28  *
  29  * Further cleanups by Chad Page (page0588@sundance.sjsu.edu):
  30  *      Cosmetic changes in #ifdef MODULE, code movement, etc.
  31  *      When the RAM disk module is removed, free the protected buffers
  32  *      Default RAM disk size changed to 2.88 MB
  33  *
  34  *  Added initrd: Werner Almesberger & Hans Lermen, Feb '96
  35  *
  36  * 4/25/96 : Made RAM disk size a parameter (default is now 4 MB)
  37  *              - Chad Page
  38  *
  39  * Add support for fs images split across >1 disk, Paul Gortmaker, Mar '98
  40  *
  41  * Make block size and block size shift for RAM disks a global macro
  42  * and set blk_size for -ENOSPC,     Werner Fink <werner@suse.de>, Apr '99
  43  */
  44
  45 #include <linux/config.h>
  46 #include <linux/string.h>
  47 #include <linux/slab.h>
  48 #include <asm/atomic.h>
  49 #include <linux/bio.h>
  50 #include <linux/module.h>
  51 #include <linux/init.h>
  52 #include <linux/devfs_fs_kernel.h>
  53 #include <linux/pagemap.h>
  54 #include <linux/blkdev.h>
  55 #include <linux/genhd.h>
  56 #include <linux/buffer_head.h>          /* for invalidate_bdev() */
  57 #include <linux/backing-dev.h>
  58 #include <linux/blkpg.h>
  59 #include <linux/writeback.h>
  60
  61 #include <asm/uaccess.h>
  62
  63 /* The RAM disk size is now a parameter */
  64 #define NUM_RAMDISKS 16         /* This cannot be overridden (yet) */
  65
  66 /* Various static variables go here.  Most are used only in the RAM disk code.
  67  */
  68
  69 static struct gendisk *rd_disks[NUM_RAMDISKS];
  70 static struct block_device *rd_bdev[NUM_RAMDISKS];/* Protected device data */
  71 static struct request_queue *rd_queue[NUM_RAMDISKS];
  72
  73 /*
  74  * Parameters for the boot-loading of the RAM disk.  These are set by
  75  * init/main.c (from arguments to the kernel command line) or from the
  76  * architecture-specific setup routine (from the stored boot sector
  77  * information).
  78  */
  79 int rd_size = CONFIG_BLK_DEV_RAM_SIZE;          /* Size of the RAM disks */
  80 /*
  81  * It would be very desirable to have a soft-blocksize (that in the case
  82  * of the ramdisk driver is also the hardblocksize ;) of PAGE_SIZE because
  83  * doing that we'll achieve a far better MM footprint. Using a rd_blocksize of
  84  * BLOCK_SIZE in the worst case we'll make PAGE_SIZE/BLOCK_SIZE buffer-pages
  85  * unfreeable. With a rd_blocksize of PAGE_SIZE instead we are sure that only
  86  * 1 page will be protected. Depending on the size of the ramdisk you
  87  * may want to change the ramdisk blocksize to achieve a better or worse MM
  88  * behaviour. The default is still BLOCK_SIZE (needed by rd_load_image that
  89  * supposes the filesystem in the image uses a BLOCK_SIZE blocksize).
  90  */
  91 int rd_blocksize = BLOCK_SIZE;                  /* blocksize of the RAM disks */
  92
  93 /*
  94  * Copyright (C) 2000 Linus Torvalds.
  95  *               2000 Transmeta Corp.
  96  * aops copied from ramfs.
  97  */
  98
  99 /*
 100  * If a ramdisk page has buffers, some may be uptodate and some may be not.
 101  * To bring the page uptodate we zero out the non-uptodate buffers.  The
 102  * page must be locked.
 103  */
 104 static void make_page_uptodate(struct page *page)
 105 {
 106         if (page_has_buffers(page)) {
 107                 struct buffer_head *bh = page_buffers(page);
 108                 struct buffer_head *head = bh;
 109
 110                 do {
 111                         if (!buffer_uptodate(bh)) {
 112                                 memset(bh->b_data, 0, bh->b_size);
 113                                 /*
 114                                  * akpm: I'm totally undecided about this.  The
 115                                  * buffer has just been magically brought "up to
 116                                  * date", but nobody should want to be reading
 117                                  * it anyway, because it hasn't been used for
 118                                  * anything yet.  It is still in a "not read
 119                                  * from disk yet" state.
 120                                  *
 121                                  * But non-uptodate buffers against an uptodate
 122                                  * page are against the rules.  So do it anyway.
 123                                  */
 124                                  set_buffer_uptodate(bh);
 125                         }
 126                 } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 127         } else {
 128                 memset(page_address(page), 0, PAGE_CACHE_SIZE);
 129         }
 130         flush_dcache_page(page);
 131         SetPageUptodate(page);
 132 }
 133
 134 static int ramdisk_readpage(struct file *file, struct page *page)
 135 {
 136         if (!PageUptodate(page))
 137                 make_page_uptodate(page);
 138         unlock_page(page);
 139         return 0;
 140 }
 141
 142 static int ramdisk_prepare_write(struct file *file, struct page *page,
 143                                 unsigned offset, unsigned to)
 144 {
 145         if (!PageUptodate(page))
 146                 make_page_uptodate(page);
 147         return 0;
 148 }
 149
 150 static int ramdisk_commit_write(struct file *file, struct page *page,
 151                                 unsigned offset, unsigned to)
 152 {
 153         set_page_dirty(page);
 154         return 0;
 155 }
 156
 157 /*
 158  * ->writepage to the the blockdev's mapping has to redirty the page so that the
 159  * VM doesn't go and steal it.  We return WRITEPAGE_ACTIVATE so that the VM
 160  * won't try to (pointlessly) write the page again for a while.
 161  *
 162  * Really, these pages should not be on the LRU at all.
 163  */
 164 static int ramdisk_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 165 {
 166         if (!PageUptodate(page))
 167                 make_page_uptodate(page);
 168         SetPageDirty(page);
 169         if (wbc->for_reclaim)
 170                 return WRITEPAGE_ACTIVATE;
 171         unlock_page(page);
 172         return 0;
 173 }
 174
 175 /*
 176  * This is a little speedup thing: short-circuit attempts to write back the
 177  * ramdisk blockdev inode to its non-existent backing store.
 178  */
 179 static int ramdisk_writepages(struct address_space *mapping,
 180                                 struct writeback_control *wbc)
 181 {
 182         return 0;
 183 }
 184
 185 /*
 186  * ramdisk blockdev pages have their own ->set_page_dirty() because we don't
 187  * want them to contribute to dirty memory accounting.
 188  */
 189 static int ramdisk_set_page_dirty(struct page *page)
 190 {
 191         SetPageDirty(page);
 192         return 0;
 193 }
 194
 195 static struct address_space_operations ramdisk_aops = {
 196         .readpage       = ramdisk_readpage,
 197         .prepare_write  = ramdisk_prepare_write,
 198         .commit_write   = ramdisk_commit_write,
 199         .writepage      = ramdisk_writepage,
 200         .set_page_dirty = ramdisk_set_page_dirty,
 201         .writepages     = ramdisk_writepages,
 202 };
 203
 204 static int rd_blkdev_pagecache_IO(int rw, struct bio_vec *vec, sector_t sector,
 205                                 struct address_space *mapping)
 206 {
 207         pgoff_t index = sector >> (PAGE_CACHE_SHIFT - 9);
 208         unsigned int vec_offset = vec->bv_offset;
 209         int offset = (sector << 9) & ~PAGE_CACHE_MASK;
 210         int size = vec->bv_len;
 211         int err = 0;
 212
 213         do {
 214                 int count;
 215                 struct page *page;
 216                 char *src;
 217                 char *dst;
 218
 219                 count = PAGE_CACHE_SIZE - offset;
 220                 if (count > size)
 221                         count = size;
 222                 size -= count;
 223
 224                 page = grab_cache_page(mapping, index);
 225                 if (!page) {
 226                         err = -ENOMEM;
 227                         goto out;
 228                 }
 229
 230                 if (!PageUptodate(page))
 231                         make_page_uptodate(page);
 232
 233                 index++;
 234
 235                 if (rw == READ) {
 236                         src = kmap_atomic(page, KM_USER0) + offset;
 237                         dst = kmap_atomic(vec->bv_page, KM_USER1) + vec_offset;
 238                 } else {
 239                         src = kmap_atomic(vec->bv_page, KM_USER0) + vec_offset;
 240                         dst = kmap_atomic(page, KM_USER1) + offset;
 241                 }
 242                 offset = 0;
 243                 vec_offset += count;
 244
 245                 memcpy(dst, src, count);
 246
 247                 kunmap_atomic(src, KM_USER0);
 248                 kunmap_atomic(dst, KM_USER1);
 249
 250                 if (rw == READ)
 251                         flush_dcache_page(vec->bv_page);
 252                 else
 253                         set_page_dirty(page);
 254                 unlock_page(page);
 255                 put_page(page);
 256         } while (size);
 257
 258  out:
 259         return err;
 260 }
 261
 262 /*
 263  *  Basically, my strategy here is to set up a buffer-head which can't be
 264  *  deleted, and make that my Ramdisk.  If the request is outside of the
 265  *  allocated size, we must get rid of it...
 266  *
 267  * 19-JAN-1998  Richard Gooch <rgooch@atnf.csiro.au>  Added devfs support
 268  *
 269  */
 270 static int rd_make_request(request_queue_t *q, struct bio *bio)
 271 {
 272         struct block_device *bdev = bio->bi_bdev;
 273         struct address_space * mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
 274         sector_t sector = bio->bi_sector;
 275         unsigned long len = bio->bi_size >> 9;
 276         int rw = bio_data_dir(bio);
 277         struct bio_vec *bvec;
 278         int ret = 0, i;
 279
 280         if (sector + len > get_capacity(bdev->bd_disk))
 281                 goto fail;
 282
 283         if (rw==READA)
 284                 rw=READ;
 285
 286         bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
 287                 ret |= rd_blkdev_pagecache_IO(rw, bvec, sector, mapping);
 288                 sector += bvec->bv_len >> 9;
 289         }
 290         if (ret)
 291                 goto fail;
 292
 293         bio_endio(bio, bio->bi_size, 0);
 294         return 0;
 295 fail:
 296         bio_io_error(bio, bio->bi_size);
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 static int rd_ioctl(struct inode *inode, struct file *file,
 301                         unsigned int cmd, unsigned long arg)
 302 {
 303         int error;
 304         struct block_device *bdev = inode->i_bdev;
 305
 306         if (cmd != BLKFLSBUF)
 307                 return -ENOTTY;
 308
 309         /*
 310          * special: we want to release the ramdisk memory, it's not like with
 311          * the other blockdevices where this ioctl only flushes away the buffer
 312          * cache
 313          */
 314         error = -EBUSY;
 315         down(&bdev->bd_sem);
 316         if (bdev->bd_openers <= 2) {
 317                 truncate_inode_pages(bdev->bd_inode->i_mapping, 0);
 318                 error = 0;
 319         }
 320         up(&bdev->bd_sem);
 321         return error;
 322 }
 323
 324 /*
 325  * This is the backing_dev_info for the blockdev inode itself.  It doesn't need
 326  * writeback and it does not contribute to dirty memory accounting.
 327  */
 328 static struct backing_dev_info rd_backing_dev_info = {
 329         .ra_pages       = 0,    /* No readahead */
 330         .memory_backed  = 1,    /* Does not contribute to dirty memory */
 331         .unplug_io_fn   = default_unplug_io_fn,
 332 };
 333
 334 /*
 335  * This is the backing_dev_info for the files which live atop the ramdisk
 336  * "device".  These files do need writeback and they do contribute to dirty
 337  * memory accounting.
 338  */
 339 static struct backing_dev_info rd_file_backing_dev_info = {
 340         .ra_pages       = 0,    /* No readahead */
 341         .memory_backed  = 0,    /* Does contribute to dirty memory */
 342         .unplug_io_fn   = default_unplug_io_fn,
 343 };
 344
 345 static int rd_open(struct inode *inode, struct file *filp)
 346 {
 347         unsigned unit = iminor(inode);
 348
 349         if (rd_bdev[unit] == NULL) {
 350                 struct block_device *bdev = inode->i_bdev;
 351                 struct address_space *mapping;
 352                 unsigned bsize;
 353                 int gfp_mask;
 354
 355                 inode = igrab(bdev->bd_inode);
 356                 rd_bdev[unit] = bdev;
 357                 bdev->bd_openers++;
 358                 bsize = bdev_hardsect_size(bdev);
 359                 bdev->bd_block_size = bsize;
 360                 inode->i_blkbits = blksize_bits(bsize);
 361                 inode->i_size = get_capacity(bdev->bd_disk)<<9;
 362
 363                 mapping = inode->i_mapping;
 364                 mapping->a_ops = &ramdisk_aops;
 365                 mapping->backing_dev_info = &rd_backing_dev_info;
 366                 bdev->bd_inode_backing_dev_info = &rd_file_backing_dev_info;
 367
 368                 /*
 369                  * Deep badness.  rd_blkdev_pagecache_IO() needs to allocate
 370                  * pagecache pages within a request_fn.  We cannot recur back
 371                  * into the filesytem which is mounted atop the ramdisk, because
 372                  * that would deadlock on fs locks.  And we really don't want
 373                  * to reenter rd_blkdev_pagecache_IO when we're already within
 374                  * that function.
 375                  *
 376                  * So we turn off __GFP_FS and __GFP_IO.
 377                  *
 378                  * And to give this thing a hope of working, turn on __GFP_HIGH.
 379                  * Hopefully, there's enough regular memory allocation going on
 380                  * for the page allocator emergency pools to keep the ramdisk
 381                  * driver happy.
 382                  */
 383                 gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 384                 gfp_mask &= ~(__GFP_FS|__GFP_IO);
 385                 gfp_mask |= __GFP_HIGH;
 386                 mapping_set_gfp_mask(mapping, gfp_mask);
 387         }
 388
 389         return 0;
 390 }
 391
 392 static struct block_device_operations rd_bd_op = {
 393         .owner =        THIS_MODULE,
 394         .open =         rd_open,
 395         .ioctl =        rd_ioctl,
 396 };
 397
 398 /*
 399  * Before freeing the module, invalidate all of the protected buffers!
 400  */
 401 static void __exit rd_cleanup(void)
 402 {
 403         int i;
 404
 405         for (i = 0; i < NUM_RAMDISKS; i++) {
 406                 struct block_device *bdev = rd_bdev[i];
 407                 rd_bdev[i] = NULL;
 408                 if (bdev) {
 409                         invalidate_bdev(bdev, 1);
 410                         blkdev_put(bdev);
 411                 }
 412                 del_gendisk(rd_disks[i]);
 413                 put_disk(rd_disks[i]);
 414                 blk_cleanup_queue(rd_queue[i]);
 415         }
 416         devfs_remove("rd");
 417         unregister_blkdev(RAMDISK_MAJOR, "ramdisk");
 418 }
 419
 420 /*
 421  * This is the registration and initialization section of the RAM disk driver
 422  */
 423 static int __init rd_init(void)
 424 {
 425         int i;
 426         int err = -ENOMEM;
 427
 428         if (rd_blocksize > PAGE_SIZE || rd_blocksize < 512 ||
 429                         (rd_blocksize & (rd_blocksize-1))) {
 430                 printk("RAMDISK: wrong blocksize %d, reverting to defaults\n",
 431                        rd_blocksize);
 432                 rd_blocksize = BLOCK_SIZE;
 433         }
 434
 435         for (i = 0; i < NUM_RAMDISKS; i++) {
 436                 rd_disks[i] = alloc_disk(1);
 437                 if (!rd_disks[i])
 438                         goto out;
 439         }
 440
 441         if (register_blkdev(RAMDISK_MAJOR, "ramdisk")) {
 442                 err = -EIO;
 443                 goto out;
 444         }
 445
 446         devfs_mk_dir("rd");
 447
 448         for (i = 0; i < NUM_RAMDISKS; i++) {
 449                 struct gendisk *disk = rd_disks[i];
 450
 451                 rd_queue[i] = blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);
 452                 if (!rd_queue[i])
 453                         goto out_queue;
 454
 455                 blk_queue_make_request(rd_queue[i], &rd_make_request);
 456                 blk_queue_hardsect_size(rd_queue[i], rd_blocksize);
 457
 458                 /* rd_size is given in kB */
 459                 disk->major = RAMDISK_MAJOR;
 460                 disk->first_minor = i;
 461                 disk->fops = &rd_bd_op;
 462                 disk->queue = rd_queue[i];
 463                 disk->flags |= GENHD_FL_SUPPRESS_PARTITION_INFO;
 464                 sprintf(disk->disk_name, "ram%d", i);
 465                 sprintf(disk->devfs_name, "rd/%d", i);
 466                 set_capacity(disk, rd_size * 2);
 467                 add_disk(rd_disks[i]);
 468         }
 469
 470         /* rd_size is given in kB */
 471         printk("RAMDISK driver initialized: "
 472                 "%d RAM disks of %dK size %d blocksize\n",
 473                 NUM_RAMDISKS, rd_size, rd_blocksize);
 474
 475         return 0;
 476 out_queue:
 477         unregister_blkdev(RAMDISK_MAJOR, "ramdisk");
 478 out:
 479         while (i--) {
 480                 put_disk(rd_disks[i]);
 481                 blk_cleanup_queue(rd_queue[i]);
 482         }
 483         return err;
 484 }
 485
 486 module_init(rd_init);
 487 module_exit(rd_cleanup);
 488
 489 /* options - nonmodular */
 490 #ifndef MODULE
 491 static int __init ramdisk_size(char *str)
 492 {
 493         rd_size = simple_strtol(str,NULL,0);
 494         return 1;
 495 }
 496 static int __init ramdisk_size2(char *str)      /* kludge */
 497 {
 498         return ramdisk_size(str);
 499 }
 500 static int __init ramdisk_blocksize(char *str)
 501 {
 502         rd_blocksize = simple_strtol(str,NULL,0);
 503         return 1;
 504 }
 505 __setup("ramdisk=", ramdisk_size);
 506 __setup("ramdisk_size=", ramdisk_size2);
 507 __setup("ramdisk_blocksize=", ramdisk_blocksize);
 508 #endif
 509
 510 /* options - modular */
 511 MODULE_PARM     (rd_size, "1i");
 512 MODULE_PARM_DESC(rd_size, "Size of each RAM disk in kbytes.");
 513 MODULE_PARM     (rd_blocksize, "i");
 514 MODULE_PARM_DESC(rd_blocksize, "Blocksize of each RAM disk in bytes.");
 515
 516 MODULE_LICENSE("GPL");