Add virtio disk identification support
[linux-2.6.git] / drivers / block / virtio_blk.c
1 //#define DEBUG
2 #include <linux/spinlock.h>
3 #include <linux/slab.h>
4 #include <linux/blkdev.h>
5 #include <linux/hdreg.h>
6 #include <linux/virtio.h>
7 #include <linux/virtio_blk.h>
8 #include <linux/scatterlist.h>
9
10 #define PART_BITS 4
11
12 static int major, index;
13
14 struct virtio_blk
15 {
16         spinlock_t lock;
17
18         struct virtio_device *vdev;
19         struct virtqueue *vq;
20
21         /* The disk structure for the kernel. */
22         struct gendisk *disk;
23
24         /* Request tracking. */
25         struct list_head reqs;
26
27         mempool_t *pool;
28
29         /* What host tells us, plus 2 for header & tailer. */
30         unsigned int sg_elems;
31
32         /* Scatterlist: can be too big for stack. */
33         struct scatterlist sg[/*sg_elems*/];
34 };
35
36 struct virtblk_req
37 {
38         struct list_head list;
39         struct request *req;
40         struct virtio_blk_outhdr out_hdr;
41         struct virtio_scsi_inhdr in_hdr;
42         u8 status;
43 };
44
45 static void blk_done(struct virtqueue *vq)
46 {
47         struct virtio_blk *vblk = vq->vdev->priv;
48         struct virtblk_req *vbr;
49         unsigned int len;
50         unsigned long flags;
51
52         spin_lock_irqsave(&vblk->lock, flags);
53         while ((vbr = vblk->vq->vq_ops->get_buf(vblk->vq, &len)) != NULL) {
54                 int error;
55
56                 switch (vbr->status) {
57                 case VIRTIO_BLK_S_OK:
58                         error = 0;
59                         break;
60                 case VIRTIO_BLK_S_UNSUPP:
61                         error = -ENOTTY;
62                         break;
63                 default:
64                         error = -EIO;
65                         break;
66                 }
67
68                 if (blk_pc_request(vbr->req)) {
69                         vbr->req->resid_len = vbr->in_hdr.residual;
70                         vbr->req->sense_len = vbr->in_hdr.sense_len;
71                         vbr->req->errors = vbr->in_hdr.errors;
72                 }
73                 if (blk_special_request(vbr->req))
74                         vbr->req->errors = (error != 0);
75
76                 __blk_end_request_all(vbr->req, error);
77                 list_del(&vbr->list);
78                 mempool_free(vbr, vblk->pool);
79         }
80         /* In case queue is stopped waiting for more buffers. */
81         blk_start_queue(vblk->disk->queue);
82         spin_unlock_irqrestore(&vblk->lock, flags);
83 }
84
85 static bool do_req(struct request_queue *q, struct virtio_blk *vblk,
86                    struct request *req)
87 {
88         unsigned long num, out = 0, in = 0;
89         struct virtblk_req *vbr;
90
91         vbr = mempool_alloc(vblk->pool, GFP_ATOMIC);
92         if (!vbr)
93                 /* When another request finishes we'll try again. */
94                 return false;
95
96         vbr->req = req;
97         switch (req->cmd_type) {
98         case REQ_TYPE_FS:
99                 vbr->out_hdr.type = 0;
100                 vbr->out_hdr.sector = blk_rq_pos(vbr->req);
101                 vbr->out_hdr.ioprio = req_get_ioprio(vbr->req);
102                 break;
103         case REQ_TYPE_BLOCK_PC:
104                 vbr->out_hdr.type = VIRTIO_BLK_T_SCSI_CMD;
105                 vbr->out_hdr.sector = 0;
106                 vbr->out_hdr.ioprio = req_get_ioprio(vbr->req);
107                 break;
108         case REQ_TYPE_SPECIAL:
109                 vbr->out_hdr.type = VIRTIO_BLK_T_GET_ID;
110                 vbr->out_hdr.sector = 0;
111                 vbr->out_hdr.ioprio = req_get_ioprio(vbr->req);
112                 break;
113         case REQ_TYPE_LINUX_BLOCK:
114                 if (req->cmd[0] == REQ_LB_OP_FLUSH) {
115                         vbr->out_hdr.type = VIRTIO_BLK_T_FLUSH;
116                         vbr->out_hdr.sector = 0;
117                         vbr->out_hdr.ioprio = req_get_ioprio(vbr->req);
118                         break;
119                 }
120                 /*FALLTHRU*/
121         default:
122                 /* We don't put anything else in the queue. */
123                 BUG();
124         }
125
126         if (blk_barrier_rq(vbr->req))
127                 vbr->out_hdr.type |= VIRTIO_BLK_T_BARRIER;
128
129         sg_set_buf(&vblk->sg[out++], &vbr->out_hdr, sizeof(vbr->out_hdr));
130
131         /*
132          * If this is a packet command we need a couple of additional headers.
133          * Behind the normal outhdr we put a segment with the scsi command
134          * block, and before the normal inhdr we put the sense data and the
135          * inhdr with additional status information before the normal inhdr.
136          */
137         if (blk_pc_request(vbr->req))
138                 sg_set_buf(&vblk->sg[out++], vbr->req->cmd, vbr->req->cmd_len);
139
140         num = blk_rq_map_sg(q, vbr->req, vblk->sg + out);
141
142         if (blk_pc_request(vbr->req)) {
143                 sg_set_buf(&vblk->sg[num + out + in++], vbr->req->sense, 96);
144                 sg_set_buf(&vblk->sg[num + out + in++], &vbr->in_hdr,
145                            sizeof(vbr->in_hdr));
146         }
147
148         sg_set_buf(&vblk->sg[num + out + in++], &vbr->status,
149                    sizeof(vbr->status));
150
151         if (num) {
152                 if (rq_data_dir(vbr->req) == WRITE) {
153                         vbr->out_hdr.type |= VIRTIO_BLK_T_OUT;
154                         out += num;
155                 } else {
156                         vbr->out_hdr.type |= VIRTIO_BLK_T_IN;
157                         in += num;
158                 }
159         }
160
161         if (vblk->vq->vq_ops->add_buf(vblk->vq, vblk->sg, out, in, vbr) < 0) {
162                 mempool_free(vbr, vblk->pool);
163                 return false;
164         }
165
166         list_add_tail(&vbr->list, &vblk->reqs);
167         return true;
168 }
169
170 static void do_virtblk_request(struct request_queue *q)
171 {
172         struct virtio_blk *vblk = q->queuedata;
173         struct request *req;
174         unsigned int issued = 0;
175
176         while ((req = blk_peek_request(q)) != NULL) {
177                 BUG_ON(req->nr_phys_segments + 2 > vblk->sg_elems);
178
179                 /* If this request fails, stop queue and wait for something to
180                    finish to restart it. */
181                 if (!do_req(q, vblk, req)) {
182                         blk_stop_queue(q);
183                         break;
184                 }
185                 blk_start_request(req);
186                 issued++;
187         }
188
189         if (issued)
190                 vblk->vq->vq_ops->kick(vblk->vq);
191 }
192
193 static void virtblk_prepare_flush(struct request_queue *q, struct request *req)
194 {
195         req->cmd_type = REQ_TYPE_LINUX_BLOCK;
196         req->cmd[0] = REQ_LB_OP_FLUSH;
197 }
198
199 /* return id (s/n) string for *disk to *id_str
200  */
201 static int virtblk_get_id(struct gendisk *disk, char *id_str)
202 {
203         struct virtio_blk *vblk = disk->private_data;
204         struct request *req;
205         struct bio *bio;
206
207         bio = bio_map_kern(vblk->disk->queue, id_str, VIRTIO_BLK_ID_BYTES,
208                            GFP_KERNEL);
209         if (IS_ERR(bio))
210                 return PTR_ERR(bio);
211
212         req = blk_make_request(vblk->disk->queue, bio, GFP_KERNEL);
213         if (IS_ERR(req)) {
214                 bio_put(bio);
215                 return PTR_ERR(req);
216         }
217
218         req->cmd_type = REQ_TYPE_SPECIAL;
219         return blk_execute_rq(vblk->disk->queue, vblk->disk, req, false);
220 }
221
222 static int virtblk_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
223                          unsigned cmd, unsigned long data)
224 {
225         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
226         struct virtio_blk *vblk = disk->private_data;
227
228         /*
229          * Only allow the generic SCSI ioctls if the host can support it.
230          */
231         if (!virtio_has_feature(vblk->vdev, VIRTIO_BLK_F_SCSI))
232                 return -ENOTTY;
233
234         return scsi_cmd_ioctl(disk->queue, disk, mode, cmd,
235                               (void __user *)data);
236 }
237
238 /* We provide getgeo only to please some old bootloader/partitioning tools */
239 static int virtblk_getgeo(struct block_device *bd, struct hd_geometry *geo)
240 {
241         struct virtio_blk *vblk = bd->bd_disk->private_data;
242         struct virtio_blk_geometry vgeo;
243         int err;
244
245         /* see if the host passed in geometry config */
246         err = virtio_config_val(vblk->vdev, VIRTIO_BLK_F_GEOMETRY,
247                                 offsetof(struct virtio_blk_config, geometry),
248                                 &vgeo);
249
250         if (!err) {
251                 geo->heads = vgeo.heads;
252                 geo->sectors = vgeo.sectors;
253                 geo->cylinders = vgeo.cylinders;
254         } else {
255                 /* some standard values, similar to sd */
256                 geo->heads = 1 << 6;
257                 geo->sectors = 1 << 5;
258                 geo->cylinders = get_capacity(bd->bd_disk) >> 11;
259         }
260         return 0;
261 }
262
263 static const struct block_device_operations virtblk_fops = {
264         .locked_ioctl = virtblk_ioctl,
265         .owner  = THIS_MODULE,
266         .getgeo = virtblk_getgeo,
267 };
268
269 static int index_to_minor(int index)
270 {
271         return index << PART_BITS;
272 }
273
274 static int __devinit virtblk_probe(struct virtio_device *vdev)
275 {
276         struct virtio_blk *vblk;
277         struct request_queue *q;
278         int err;
279         u64 cap;
280         u32 v, blk_size, sg_elems, opt_io_size;
281         u16 min_io_size;
282         u8 physical_block_exp, alignment_offset;
283
284         if (index_to_minor(index) >= 1 << MINORBITS)
285                 return -ENOSPC;
286
287         /* We need to know how many segments before we allocate. */
288         err = virtio_config_val(vdev, VIRTIO_BLK_F_SEG_MAX,
289                                 offsetof(struct virtio_blk_config, seg_max),
290                                 &sg_elems);
291         if (err)
292                 sg_elems = 1;
293
294         /* We need an extra sg elements at head and tail. */
295         sg_elems += 2;
296         vdev->priv = vblk = kmalloc(sizeof(*vblk) +
297                                     sizeof(vblk->sg[0]) * sg_elems, GFP_KERNEL);
298         if (!vblk) {
299                 err = -ENOMEM;
300                 goto out;
301         }
302
303         INIT_LIST_HEAD(&vblk->reqs);
304         spin_lock_init(&vblk->lock);
305         vblk->vdev = vdev;
306         vblk->sg_elems = sg_elems;
307         sg_init_table(vblk->sg, vblk->sg_elems);
308
309         /* We expect one virtqueue, for output. */
310         vblk->vq = virtio_find_single_vq(vdev, blk_done, "requests");
311         if (IS_ERR(vblk->vq)) {
312                 err = PTR_ERR(vblk->vq);
313                 goto out_free_vblk;
314         }
315
316         vblk->pool = mempool_create_kmalloc_pool(1,sizeof(struct virtblk_req));
317         if (!vblk->pool) {
318                 err = -ENOMEM;
319                 goto out_free_vq;
320         }
321
322         /* FIXME: How many partitions?  How long is a piece of string? */
323         vblk->disk = alloc_disk(1 << PART_BITS);
324         if (!vblk->disk) {
325                 err = -ENOMEM;
326                 goto out_mempool;
327         }
328
329         q = vblk->disk->queue = blk_init_queue(do_virtblk_request, &vblk->lock);
330         if (!q) {
331                 err = -ENOMEM;
332                 goto out_put_disk;
333         }
334
335         q->queuedata = vblk;
336
337         if (index < 26) {
338                 sprintf(vblk->disk->disk_name, "vd%c", 'a' + index % 26);
339         } else if (index < (26 + 1) * 26) {
340                 sprintf(vblk->disk->disk_name, "vd%c%c",
341                         'a' + index / 26 - 1, 'a' + index % 26);
342         } else {
343                 const unsigned int m1 = (index / 26 - 1) / 26 - 1;
344                 const unsigned int m2 = (index / 26 - 1) % 26;
345                 const unsigned int m3 =  index % 26;
346                 sprintf(vblk->disk->disk_name, "vd%c%c%c",
347                         'a' + m1, 'a' + m2, 'a' + m3);
348         }
349
350         vblk->disk->major = major;
351         vblk->disk->first_minor = index_to_minor(index);
352         vblk->disk->private_data = vblk;
353         vblk->disk->fops = &virtblk_fops;
354         vblk->disk->driverfs_dev = &vdev->dev;
355         index++;
356
357         /* If barriers are supported, tell block layer that queue is ordered */
358         if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_FLUSH))
359                 blk_queue_ordered(q, QUEUE_ORDERED_DRAIN_FLUSH,
360                                   virtblk_prepare_flush);
361         else if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_BARRIER))
362                 blk_queue_ordered(q, QUEUE_ORDERED_TAG, NULL);
363
364         /* If disk is read-only in the host, the guest should obey */
365         if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_BLK_F_RO))
366                 set_disk_ro(vblk->disk, 1);
367
368         /* Host must always specify the capacity. */
369         vdev->config->get(vdev, offsetof(struct virtio_blk_config, capacity),
370                           &cap, sizeof(cap));
371
372         /* If capacity is too big, truncate with warning. */
373         if ((sector_t)cap != cap) {
374                 dev_warn(&vdev->dev, "Capacity %llu too large: truncating\n",
375                          (unsigned long long)cap);
376                 cap = (sector_t)-1;
377         }
378         set_capacity(vblk->disk, cap);
379
380         /* We can handle whatever the host told us to handle. */
381         blk_queue_max_segments(q, vblk->sg_elems-2);
382
383         /* No need to bounce any requests */
384         blk_queue_bounce_limit(q, BLK_BOUNCE_ANY);
385
386         /* No real sector limit. */
387         blk_queue_max_hw_sectors(q, -1U);
388
389         /* Host can optionally specify maximum segment size and number of
390          * segments. */
391         err = virtio_config_val(vdev, VIRTIO_BLK_F_SIZE_MAX,
392                                 offsetof(struct virtio_blk_config, size_max),
393                                 &v);
394         if (!err)
395                 blk_queue_max_segment_size(q, v);
396         else
397                 blk_queue_max_segment_size(q, -1U);
398
399         /* Host can optionally specify the block size of the device */
400         err = virtio_config_val(vdev, VIRTIO_BLK_F_BLK_SIZE,
401                                 offsetof(struct virtio_blk_config, blk_size),
402                                 &blk_size);
403         if (!err)
404                 blk_queue_logical_block_size(q, blk_size);
405         else
406                 blk_size = queue_logical_block_size(q);
407
408         /* Use topology information if available */
409         err = virtio_config_val(vdev, VIRTIO_BLK_F_TOPOLOGY,
410                         offsetof(struct virtio_blk_config, physical_block_exp),
411                         &physical_block_exp);
412         if (!err && physical_block_exp)
413                 blk_queue_physical_block_size(q,
414                                 blk_size * (1 << physical_block_exp));
415
416         err = virtio_config_val(vdev, VIRTIO_BLK_F_TOPOLOGY,
417                         offsetof(struct virtio_blk_config, alignment_offset),
418                         &alignment_offset);
419         if (!err && alignment_offset)
420                 blk_queue_alignment_offset(q, blk_size * alignment_offset);
421
422         err = virtio_config_val(vdev, VIRTIO_BLK_F_TOPOLOGY,
423                         offsetof(struct virtio_blk_config, min_io_size),
424                         &min_io_size);
425         if (!err && min_io_size)
426                 blk_queue_io_min(q, blk_size * min_io_size);
427
428         err = virtio_config_val(vdev, VIRTIO_BLK_F_TOPOLOGY,
429                         offsetof(struct virtio_blk_config, opt_io_size),
430                         &opt_io_size);
431         if (!err && opt_io_size)
432                 blk_queue_io_opt(q, blk_size * opt_io_size);
433
434
435         add_disk(vblk->disk);
436         return 0;
437
438 out_put_disk:
439         put_disk(vblk->disk);
440 out_mempool:
441         mempool_destroy(vblk->pool);
442 out_free_vq:
443         vdev->config->del_vqs(vdev);
444 out_free_vblk:
445         kfree(vblk);
446 out:
447         return err;
448 }
449
450 static void __devexit virtblk_remove(struct virtio_device *vdev)
451 {
452         struct virtio_blk *vblk = vdev->priv;
453
454         /* Nothing should be pending. */
455         BUG_ON(!list_empty(&vblk->reqs));
456
457         /* Stop all the virtqueues. */
458         vdev->config->reset(vdev);
459
460         del_gendisk(vblk->disk);
461         blk_cleanup_queue(vblk->disk->queue);
462         put_disk(vblk->disk);
463         mempool_destroy(vblk->pool);
464         vdev->config->del_vqs(vdev);
465         kfree(vblk);
466 }
467
468 static const struct virtio_device_id id_table[] = {
469         { VIRTIO_ID_BLOCK, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
470         { 0 },
471 };
472
473 static unsigned int features[] = {
474         VIRTIO_BLK_F_BARRIER, VIRTIO_BLK_F_SEG_MAX, VIRTIO_BLK_F_SIZE_MAX,
475         VIRTIO_BLK_F_GEOMETRY, VIRTIO_BLK_F_RO, VIRTIO_BLK_F_BLK_SIZE,
476         VIRTIO_BLK_F_SCSI, VIRTIO_BLK_F_FLUSH, VIRTIO_BLK_F_TOPOLOGY
477 };
478
479 /*
480  * virtio_blk causes spurious section mismatch warning by
481  * simultaneously referring to a __devinit and a __devexit function.
482  * Use __refdata to avoid this warning.
483  */
484 static struct virtio_driver __refdata virtio_blk = {
485         .feature_table = features,
486         .feature_table_size = ARRAY_SIZE(features),
487         .driver.name =  KBUILD_MODNAME,
488         .driver.owner = THIS_MODULE,
489         .id_table =     id_table,
490         .probe =        virtblk_probe,
491         .remove =       __devexit_p(virtblk_remove),
492 };
493
494 static int __init init(void)
495 {
496         major = register_blkdev(0, "virtblk");
497         if (major < 0)
498                 return major;
499         return register_virtio_driver(&virtio_blk);
500 }
501
502 static void __exit fini(void)
503 {
504         unregister_blkdev(major, "virtblk");
505         unregister_virtio_driver(&virtio_blk);
506 }
507 module_init(init);
508 module_exit(fini);
509
510 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, id_table);
511 MODULE_DESCRIPTION("Virtio block driver");
512 MODULE_LICENSE("GPL");