nilfs2: add nodiscard mount option
[linux-3.10.git] / Documentation / filesystems / autofs4-mount-control.txt
1
2 Miscellaneous Device control operations for the autofs4 kernel module
3 ====================================================================
4
5 The problem
6 ===========
7
8 There is a problem with active restarts in autofs (that is to say
9 restarting autofs when there are busy mounts).
10
11 During normal operation autofs uses a file descriptor opened on the
12 directory that is being managed in order to be able to issue control
13 operations. Using a file descriptor gives ioctl operations access to
14 autofs specific information stored in the super block. The operations
15 are things such as setting an autofs mount catatonic, setting the
16 expire timeout and requesting expire checks. As is explained below,
17 certain types of autofs triggered mounts can end up covering an autofs
18 mount itself which prevents us being able to use open(2) to obtain a
19 file descriptor for these operations if we don't already have one open.
20
21 Currently autofs uses "umount -l" (lazy umount) to clear active mounts
22 at restart. While using lazy umount works for most cases, anything that
23 needs to walk back up the mount tree to construct a path, such as
24 getcwd(2) and the proc file system /proc/<pid>/cwd, no longer works
25 because the point from which the path is constructed has been detached
26 from the mount tree.
27
28 The actual problem with autofs is that it can't reconnect to existing
29 mounts. Immediately one thinks of just adding the ability to remount
30 autofs file systems would solve it, but alas, that can't work. This is
31 because autofs direct mounts and the implementation of "on demand mount
32 and expire" of nested mount trees have the file system mounted directly
33 on top of the mount trigger directory dentry.
34
35 For example, there are two types of automount maps, direct (in the kernel
36 module source you will see a third type called an offset, which is just
37 a direct mount in disguise) and indirect.
38
39 Here is a master map with direct and indirect map entries:
40
41 /-      /etc/auto.direct
42 /test   /etc/auto.indirect
43
44 and the corresponding map files:
45
46 /etc/auto.direct:
47
48 /automount/dparse/g6  budgie:/autofs/export1
49 /automount/dparse/g1  shark:/autofs/export1
50 and so on.
51
52 /etc/auto.indirect:
53
54 g1    shark:/autofs/export1
55 g6    budgie:/autofs/export1
56 and so on.
57
58 For the above indirect map an autofs file system is mounted on /test and
59 mounts are triggered for each sub-directory key by the inode lookup
60 operation. So we see a mount of shark:/autofs/export1 on /test/g1, for
61 example.
62
63 The way that direct mounts are handled is by making an autofs mount on
64 each full path, such as /automount/dparse/g1, and using it as a mount
65 trigger. So when we walk on the path we mount shark:/autofs/export1 "on
66 top of this mount point". Since these are always directories we can
67 use the follow_link inode operation to trigger the mount.
68
69 But, each entry in direct and indirect maps can have offsets (making
70 them multi-mount map entries).
71
72 For example, an indirect mount map entry could also be:
73
74 g1  \
75    /        shark:/autofs/export5/testing/test \
76    /s1      shark:/autofs/export/testing/test/s1 \
77    /s2      shark:/autofs/export5/testing/test/s2 \
78    /s1/ss1  shark:/autofs/export1 \
79    /s2/ss2  shark:/autofs/export2
80
81 and a similarly a direct mount map entry could also be:
82
83 /automount/dparse/g1 \
84     /       shark:/autofs/export5/testing/test \
85     /s1     shark:/autofs/export/testing/test/s1 \
86     /s2     shark:/autofs/export5/testing/test/s2 \
87     /s1/ss1 shark:/autofs/export2 \
88     /s2/ss2 shark:/autofs/export2
89
90 One of the issues with version 4 of autofs was that, when mounting an
91 entry with a large number of offsets, possibly with nesting, we needed
92 to mount and umount all of the offsets as a single unit. Not really a
93 problem, except for people with a large number of offsets in map entries.
94 This mechanism is used for the well known "hosts" map and we have seen
95 cases (in 2.4) where the available number of mounts are exhausted or
96 where the number of privileged ports available is exhausted.
97
98 In version 5 we mount only as we go down the tree of offsets and
99 similarly for expiring them which resolves the above problem. There is
100 somewhat more detail to the implementation but it isn't needed for the
101 sake of the problem explanation. The one important detail is that these
102 offsets are implemented using the same mechanism as the direct mounts
103 above and so the mount points can be covered by a mount.
104
105 The current autofs implementation uses an ioctl file descriptor opened
106 on the mount point for control operations. The references held by the
107 descriptor are accounted for in checks made to determine if a mount is
108 in use and is also used to access autofs file system information held
109 in the mount super block. So the use of a file handle needs to be
110 retained.
111
112
113 The Solution
114 ============
115
116 To be able to restart autofs leaving existing direct, indirect and
117 offset mounts in place we need to be able to obtain a file handle
118 for these potentially covered autofs mount points. Rather than just
119 implement an isolated operation it was decided to re-implement the
120 existing ioctl interface and add new operations to provide this
121 functionality.
122
123 In addition, to be able to reconstruct a mount tree that has busy mounts,
124 the uid and gid of the last user that triggered the mount needs to be
125 available because these can be used as macro substitution variables in
126 autofs maps. They are recorded at mount request time and an operation
127 has been added to retrieve them.
128
129 Since we're re-implementing the control interface, a couple of other
130 problems with the existing interface have been addressed. First, when
131 a mount or expire operation completes a status is returned to the
132 kernel by either a "send ready" or a "send fail" operation. The
133 "send fail" operation of the ioctl interface could only ever send
134 ENOENT so the re-implementation allows user space to send an actual
135 status. Another expensive operation in user space, for those using
136 very large maps, is discovering if a mount is present. Usually this
137 involves scanning /proc/mounts and since it needs to be done quite
138 often it can introduce significant overhead when there are many entries
139 in the mount table. An operation to lookup the mount status of a mount
140 point dentry (covered or not) has also been added.
141
142 Current kernel development policy recommends avoiding the use of the
143 ioctl mechanism in favor of systems such as Netlink. An implementation
144 using this system was attempted to evaluate its suitability and it was
145 found to be inadequate, in this case. The Generic Netlink system was
146 used for this as raw Netlink would lead to a significant increase in
147 complexity. There's no question that the Generic Netlink system is an
148 elegant solution for common case ioctl functions but it's not a complete
149 replacement probably because its primary purpose in life is to be a
150 message bus implementation rather than specifically an ioctl replacement.
151 While it would be possible to work around this there is one concern
152 that lead to the decision to not use it. This is that the autofs
153 expire in the daemon has become far to complex because umount
154 candidates are enumerated, almost for no other reason than to "count"
155 the number of times to call the expire ioctl. This involves scanning
156 the mount table which has proved to be a big overhead for users with
157 large maps. The best way to improve this is try and get back to the
158 way the expire was done long ago. That is, when an expire request is
159 issued for a mount (file handle) we should continually call back to
160 the daemon until we can't umount any more mounts, then return the
161 appropriate status to the daemon. At the moment we just expire one
162 mount at a time. A Generic Netlink implementation would exclude this
163 possibility for future development due to the requirements of the
164 message bus architecture.
165
166
167 autofs4 Miscellaneous Device mount control interface
168 ====================================================
169
170 The control interface is opening a device node, typically /dev/autofs.
171
172 All the ioctls use a common structure to pass the needed parameter
173 information and return operation results:
174
175 struct autofs_dev_ioctl {
176         __u32 ver_major;
177         __u32 ver_minor;
178         __u32 size;             /* total size of data passed in
179                                  * including this struct */
180         __s32 ioctlfd;          /* automount command fd */
181
182         __u32 arg1;             /* Command parameters */
183         __u32 arg2;
184
185         char path[0];
186 };
187
188 The ioctlfd field is a mount point file descriptor of an autofs mount
189 point. It is returned by the open call and is used by all calls except
190 the check for whether a given path is a mount point, where it may
191 optionally be used to check a specific mount corresponding to a given
192 mount point file descriptor, and when requesting the uid and gid of the
193 last successful mount on a directory within the autofs file system.
194
195 The fields arg1 and arg2 are used to communicate parameters and results of
196 calls made as described below.
197
198 The path field is used to pass a path where it is needed and the size field
199 is used account for the increased structure length when translating the
200 structure sent from user space.
201
202 This structure can be initialized before setting specific fields by using
203 the void function call init_autofs_dev_ioctl(struct autofs_dev_ioctl *).
204
205 All of the ioctls perform a copy of this structure from user space to
206 kernel space and return -EINVAL if the size parameter is smaller than
207 the structure size itself, -ENOMEM if the kernel memory allocation fails
208 or -EFAULT if the copy itself fails. Other checks include a version check
209 of the compiled in user space version against the module version and a
210 mismatch results in a -EINVAL return. If the size field is greater than
211 the structure size then a path is assumed to be present and is checked to
212 ensure it begins with a "/" and is NULL terminated, otherwise -EINVAL is
213 returned. Following these checks, for all ioctl commands except
214 AUTOFS_DEV_IOCTL_VERSION_CMD, AUTOFS_DEV_IOCTL_OPENMOUNT_CMD and
215 AUTOFS_DEV_IOCTL_CLOSEMOUNT_CMD the ioctlfd is validated and if it is
216 not a valid descriptor or doesn't correspond to an autofs mount point
217 an error of -EBADF, -ENOTTY or -EINVAL (not an autofs descriptor) is
218 returned.
219
220
221 The ioctls
222 ==========
223
224 An example of an implementation which uses this interface can be seen
225 in autofs version 5.0.4 and later in file lib/dev-ioctl-lib.c of the
226 distribution tar available for download from kernel.org in directory
227 /pub/linux/daemons/autofs/v5.
228
229 The device node ioctl operations implemented by this interface are:
230
231
232 AUTOFS_DEV_IOCTL_VERSION
233 ------------------------
234
235 Get the major and minor version of the autofs4 device ioctl kernel module
236 implementation. It requires an initialized struct autofs_dev_ioctl as an
237 input parameter and sets the version information in the passed in structure.
238 It returns 0 on success or the error -EINVAL if a version mismatch is
239 detected.
240
241
242 AUTOFS_DEV_IOCTL_PROTOVER_CMD and AUTOFS_DEV_IOCTL_PROTOSUBVER_CMD
243 ------------------------------------------------------------------
244
245 Get the major and minor version of the autofs4 protocol version understood
246 by loaded module. This call requires an initialized struct autofs_dev_ioctl
247 with the ioctlfd field set to a valid autofs mount point descriptor
248 and sets the requested version number in structure field arg1. These
249 commands return 0 on success or one of the negative error codes if
250 validation fails.
251
252
253 AUTOFS_DEV_IOCTL_OPENMOUNT and AUTOFS_DEV_IOCTL_CLOSEMOUNT
254 ----------------------------------------------------------
255
256 Obtain and release a file descriptor for an autofs managed mount point
257 path. The open call requires an initialized struct autofs_dev_ioctl with
258 the the path field set and the size field adjusted appropriately as well
259 as the arg1 field set to the device number of the autofs mount. The
260 device number can be obtained from the mount options shown in
261 /proc/mounts. The close call requires an initialized struct
262 autofs_dev_ioct with the ioctlfd field set to the descriptor obtained
263 from the open call. The release of the file descriptor can also be done
264 with close(2) so any open descriptors will also be closed at process exit.
265 The close call is included in the implemented operations largely for
266 completeness and to provide for a consistent user space implementation.
267
268
269 AUTOFS_DEV_IOCTL_READY_CMD and AUTOFS_DEV_IOCTL_FAIL_CMD
270 --------------------------------------------------------
271
272 Return mount and expire result status from user space to the kernel.
273 Both of these calls require an initialized struct autofs_dev_ioctl
274 with the ioctlfd field set to the descriptor obtained from the open
275 call and the arg1 field set to the wait queue token number, received
276 by user space in the foregoing mount or expire request. The arg2 field
277 is set to the status to be returned. For the ready call this is always
278 0 and for the fail call it is set to the errno of the operation.
279
280
281 AUTOFS_DEV_IOCTL_SETPIPEFD_CMD
282 ------------------------------
283
284 Set the pipe file descriptor used for kernel communication to the daemon.
285 Normally this is set at mount time using an option but when reconnecting
286 to a existing mount we need to use this to tell the autofs mount about
287 the new kernel pipe descriptor. In order to protect mounts against
288 incorrectly setting the pipe descriptor we also require that the autofs
289 mount be catatonic (see next call).
290
291 The call requires an initialized struct autofs_dev_ioctl with the
292 ioctlfd field set to the descriptor obtained from the open call and
293 the arg1 field set to descriptor of the pipe. On success the call
294 also sets the process group id used to identify the controlling process
295 (eg. the owning automount(8) daemon) to the process group of the caller.
296
297
298 AUTOFS_DEV_IOCTL_CATATONIC_CMD
299 ------------------------------
300
301 Make the autofs mount point catatonic. The autofs mount will no longer
302 issue mount requests, the kernel communication pipe descriptor is released
303 and any remaining waits in the queue released.
304
305 The call requires an initialized struct autofs_dev_ioctl with the
306 ioctlfd field set to the descriptor obtained from the open call.
307
308
309 AUTOFS_DEV_IOCTL_TIMEOUT_CMD
310 ----------------------------
311
312 Set the expire timeout for mounts withing an autofs mount point.
313
314 The call requires an initialized struct autofs_dev_ioctl with the
315 ioctlfd field set to the descriptor obtained from the open call.
316
317
318 AUTOFS_DEV_IOCTL_REQUESTER_CMD
319 ------------------------------
320
321 Return the uid and gid of the last process to successfully trigger a the
322 mount on the given path dentry.
323
324 The call requires an initialized struct autofs_dev_ioctl with the path
325 field set to the mount point in question and the size field adjusted
326 appropriately as well as the arg1 field set to the device number of the
327 containing autofs mount. Upon return the struct field arg1 contains the
328 uid and arg2 the gid.
329
330 When reconstructing an autofs mount tree with active mounts we need to
331 re-connect to mounts that may have used the original process uid and
332 gid (or string variations of them) for mount lookups within the map entry.
333 This call provides the ability to obtain this uid and gid so they may be
334 used by user space for the mount map lookups.
335
336
337 AUTOFS_DEV_IOCTL_EXPIRE_CMD
338 ---------------------------
339
340 Issue an expire request to the kernel for an autofs mount. Typically
341 this ioctl is called until no further expire candidates are found.
342
343 The call requires an initialized struct autofs_dev_ioctl with the
344 ioctlfd field set to the descriptor obtained from the open call. In
345 addition an immediate expire, independent of the mount timeout, can be
346 requested by setting the arg1 field to 1. If no expire candidates can
347 be found the ioctl returns -1 with errno set to EAGAIN.
348
349 This call causes the kernel module to check the mount corresponding
350 to the given ioctlfd for mounts that can be expired, issues an expire
351 request back to the daemon and waits for completion.
352
353 AUTOFS_DEV_IOCTL_ASKUMOUNT_CMD
354 ------------------------------
355
356 Checks if an autofs mount point is in use.
357
358 The call requires an initialized struct autofs_dev_ioctl with the
359 ioctlfd field set to the descriptor obtained from the open call and
360 it returns the result in the arg1 field, 1 for busy and 0 otherwise.
361
362
363 AUTOFS_DEV_IOCTL_ISMOUNTPOINT_CMD
364 ---------------------------------
365
366 Check if the given path is a mountpoint.
367
368 The call requires an initialized struct autofs_dev_ioctl. There are two
369 possible variations. Both use the path field set to the path of the mount
370 point to check and the size field adjusted appropriately. One uses the
371 ioctlfd field to identify a specific mount point to check while the other
372 variation uses the path and optionally arg1 set to an autofs mount type.
373 The call returns 1 if this is a mount point and sets arg1 to the device
374 number of the mount and field arg2 to the relevant super block magic
375 number (described below) or 0 if it isn't a mountpoint. In both cases
376 the the device number (as returned by new_encode_dev()) is returned
377 in field arg1.
378
379 If supplied with a file descriptor we're looking for a specific mount,
380 not necessarily at the top of the mounted stack. In this case the path
381 the descriptor corresponds to is considered a mountpoint if it is itself
382 a mountpoint or contains a mount, such as a multi-mount without a root
383 mount. In this case we return 1 if the descriptor corresponds to a mount
384 point and and also returns the super magic of the covering mount if there
385 is one or 0 if it isn't a mountpoint.
386
387 If a path is supplied (and the ioctlfd field is set to -1) then the path
388 is looked up and is checked to see if it is the root of a mount. If a
389 type is also given we are looking for a particular autofs mount and if
390 a match isn't found a fail is returned. If the the located path is the
391 root of a mount 1 is returned along with the super magic of the mount
392 or 0 otherwise.
393