]> git.proxmox.com Git - mirror_spl-debian.git/blobdiff - module/spl/spl-generic.c
New upstream version 0.7.2
[mirror_spl-debian.git] / module / spl / spl-generic.c
index 22ea5078116187893bb2847496cb7318d19c51c9..f6782dae73af08eec0b54c2da385ece22c405812 100644 (file)
@@ -6,7 +6,7 @@
  *  UCRL-CODE-235197
  *
  *  This file is part of the SPL, Solaris Porting Layer.
- *  For details, see <http://github.com/behlendorf/spl/>.
+ *  For details, see <http://zfsonlinux.org/>.
  *
  *  The SPL is free software; you can redistribute it and/or modify it
  *  under the terms of the GNU General Public License as published by the
@@ -29,6 +29,8 @@
 #include <sys/vmsystm.h>
 #include <sys/kobj.h>
 #include <sys/kmem.h>
+#include <sys/kmem_cache.h>
+#include <sys/vmem.h>
 #include <sys/mutex.h>
 #include <sys/rwlock.h>
 #include <sys/taskq.h>
 #include <sys/debug.h>
 #include <sys/proc.h>
 #include <sys/kstat.h>
-#include <sys/utsname.h>
 #include <sys/file.h>
+#include <linux/ctype.h>
+#include <sys/disp.h>
+#include <sys/random.h>
 #include <linux/kmod.h>
+#include <linux/math64_compat.h>
 #include <linux/proc_compat.h>
-#include <spl-debug.h>
-
-#ifdef SS_DEBUG_SUBSYS
-#undef SS_DEBUG_SUBSYS
-#endif
-
-#define SS_DEBUG_SUBSYS SS_GENERIC
 
 char spl_version[32] = "SPL v" SPL_META_VERSION "-" SPL_META_RELEASE;
 EXPORT_SYMBOL(spl_version);
 
-unsigned long spl_hostid = HW_INVALID_HOSTID;
+unsigned long spl_hostid = 0;
 EXPORT_SYMBOL(spl_hostid);
 module_param(spl_hostid, ulong, 0644);
 MODULE_PARM_DESC(spl_hostid, "The system hostid.");
 
-char hw_serial[HW_HOSTID_LEN] = "<none>";
-EXPORT_SYMBOL(hw_serial);
-
-proc_t p0 = { 0 };
+proc_t p0;
 EXPORT_SYMBOL(p0);
 
-#ifndef HAVE_KALLSYMS_LOOKUP_NAME
-DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(spl_kallsyms_lookup_name_waitq);
-kallsyms_lookup_name_t spl_kallsyms_lookup_name_fn = SYMBOL_POISON;
-#endif
+/*
+ * Xorshift Pseudo Random Number Generator based on work by Sebastiano Vigna
+ *
+ * "Further scramblings of Marsaglia's xorshift generators"
+ * http://vigna.di.unimi.it/ftp/papers/xorshiftplus.pdf
+ *
+ * random_get_pseudo_bytes() is an API function on Illumos whose sole purpose
+ * is to provide bytes containing random numbers. It is mapped to /dev/urandom
+ * on Illumos, which uses a "FIPS 186-2 algorithm". No user of the SPL's
+ * random_get_pseudo_bytes() needs bytes that are of cryptographic quality, so
+ * we can implement it using a fast PRNG that we seed using Linux' actual
+ * equivalent to random_get_pseudo_bytes(). We do this by providing each CPU
+ * with an independent seed so that all calls to random_get_pseudo_bytes() are
+ * free of atomic instructions.
+ *
+ * A consequence of using a fast PRNG is that using random_get_pseudo_bytes()
+ * to generate words larger than 128 bits will paradoxically be limited to
+ * `2^128 - 1` possibilities. This is because we have a sequence of `2^128 - 1`
+ * 128-bit words and selecting the first will implicitly select the second. If
+ * a caller finds this behavior undesireable, random_get_bytes() should be used
+ * instead.
+ *
+ * XXX: Linux interrupt handlers that trigger within the critical section
+ * formed by `s[1] = xp[1];` and `xp[0] = s[0];` and call this function will
+ * see the same numbers. Nothing in the code currently calls this in an
+ * interrupt handler, so this is considered to be okay. If that becomes a
+ * problem, we could create a set of per-cpu variables for interrupt handlers
+ * and use them when in_interrupt() from linux/preempt_mask.h evaluates to
+ * true.
+ */
+static DEFINE_PER_CPU(uint64_t[2], spl_pseudo_entropy);
+
+/*
+ * spl_rand_next()/spl_rand_jump() are copied from the following CC-0 licensed
+ * file:
+ *
+ * http://xorshift.di.unimi.it/xorshift128plus.c
+ */
+
+static inline uint64_t
+spl_rand_next(uint64_t *s) {
+       uint64_t s1 = s[0];
+       const uint64_t s0 = s[1];
+       s[0] = s0;
+       s1 ^= s1 << 23; // a
+       s[1] = s1 ^ s0 ^ (s1 >> 18) ^ (s0 >> 5); // b, c
+       return (s[1] + s0);
+}
+
+static inline void
+spl_rand_jump(uint64_t *s) {
+       static const uint64_t JUMP[] = { 0x8a5cd789635d2dff, 0x121fd2155c472f96 };
+
+       uint64_t s0 = 0;
+       uint64_t s1 = 0;
+       int i, b;
+       for(i = 0; i < sizeof JUMP / sizeof *JUMP; i++)
+               for(b = 0; b < 64; b++) {
+                       if (JUMP[i] & 1ULL << b) {
+                               s0 ^= s[0];
+                               s1 ^= s[1];
+                       }
+                       (void) spl_rand_next(s);
+               }
+
+       s[0] = s0;
+       s[1] = s1;
+}
 
 int
-highbit(unsigned long i)
+random_get_pseudo_bytes(uint8_t *ptr, size_t len)
 {
-        register int h = 1;
-        SENTRY;
-
-        if (i == 0)
-                SRETURN(0);
-#if BITS_PER_LONG == 64
-        if (i & 0xffffffff00000000ul) {
-                h += 32; i >>= 32;
-        }
-#endif
-        if (i & 0xffff0000) {
-                h += 16; i >>= 16;
-        }
-        if (i & 0xff00) {
-                h += 8; i >>= 8;
-        }
-        if (i & 0xf0) {
-                h += 4; i >>= 4;
-        }
-        if (i & 0xc) {
-                h += 2; i >>= 2;
-        }
-        if (i & 0x2) {
-                h += 1;
-        }
-        SRETURN(h);
+       uint64_t *xp, s[2];
+
+       ASSERT(ptr);
+
+       xp = get_cpu_var(spl_pseudo_entropy);
+
+       s[0] = xp[0];
+       s[1] = xp[1];
+
+       while (len) {
+               union {
+                       uint64_t ui64;
+                       uint8_t byte[sizeof (uint64_t)];
+               }entropy;
+               int i = MIN(len, sizeof (uint64_t));
+
+               len -= i;
+               entropy.ui64 = spl_rand_next(s);
+
+               while (i--)
+                       *ptr++ = entropy.byte[i];
+       }
+
+       xp[0] = s[0];
+       xp[1] = s[1];
+
+       put_cpu_var(spl_pseudo_entropy);
+
+       return (0);
 }
-EXPORT_SYMBOL(highbit);
+
+
+EXPORT_SYMBOL(random_get_pseudo_bytes);
 
 #if BITS_PER_LONG == 32
 /*
@@ -213,6 +277,49 @@ __umoddi3(uint64_t dividend, uint64_t divisor)
 }
 EXPORT_SYMBOL(__umoddi3);
 
+/*
+ * Implementation of 64-bit unsigned division/modulo for 32-bit machines.
+ */
+uint64_t
+__udivmoddi4(uint64_t n, uint64_t d, uint64_t *r)
+{
+       uint64_t q = __udivdi3(n, d);
+       if (r)
+               *r = n - d * q;
+       return (q);
+}
+EXPORT_SYMBOL(__udivmoddi4);
+
+/*
+ * Implementation of 64-bit signed division/modulo for 32-bit machines.
+ */
+int64_t
+__divmoddi4(int64_t n, int64_t d, int64_t *r)
+{
+       int64_t q, rr;
+       boolean_t nn = B_FALSE;
+       boolean_t nd = B_FALSE;
+       if (n < 0) {
+               nn = B_TRUE;
+               n = -n;
+       }
+       if (d < 0) {
+               nd = B_TRUE;
+               d = -d;
+       }
+
+       q = __udivmoddi4(n, d, (uint64_t *)&rr);
+
+       if (nn != nd)
+               q = -q;
+       if (nn)
+               rr = -rr;
+       if (r)
+               *r = rr;
+       return (q);
+}
+EXPORT_SYMBOL(__divmoddi4);
+
 #if defined(__arm) || defined(__arm__)
 /*
  * Implementation of 64-bit (un)signed division for 32-bit arm machines.
@@ -395,33 +502,6 @@ ddi_copyout(const void *from, void *to, size_t len, int flags)
 }
 EXPORT_SYMBOL(ddi_copyout);
 
-#ifndef HAVE_PUT_TASK_STRUCT
-/*
- * This is only a stub function which should never be used.  The SPL should
- * never be putting away the last reference on a task structure so this will
- * not be called.  However, we still need to define it so the module does not
- * have undefined symbol at load time.  That all said if this impossible
- * thing does somehow happen PANIC immediately so we know about it.
- */
-void
-__put_task_struct(struct task_struct *t)
-{
-       PANIC("Unexpectly put last reference on task %d\n", (int)t->pid);
-}
-EXPORT_SYMBOL(__put_task_struct);
-#endif /* HAVE_PUT_TASK_STRUCT */
-
-struct new_utsname *__utsname(void)
-{
-#ifdef HAVE_INIT_UTSNAME
-       return init_utsname();
-#else
-       return &system_utsname;
-#endif
-}
-EXPORT_SYMBOL(__utsname);
-
-
 /*
  * Read the unique system identifier from the /etc/hostid file.
  *
@@ -462,300 +542,218 @@ module_param(spl_hostid_path, charp, 0444);
 MODULE_PARM_DESC(spl_hostid_path, "The system hostid file (/etc/hostid)");
 
 static int
-hostid_read(void)
+hostid_read(uint32_t *hostid)
 {
-       int result;
        uint64_t size;
        struct _buf *file;
-       unsigned long hostid = 0;
+       uint32_t value = 0;
+       int error;
 
        file = kobj_open_file(spl_hostid_path);
-
        if (file == (struct _buf *)-1)
-               return -1;
-
-       result = kobj_get_filesize(file, &size);
+               return (ENOENT);
 
-       if (result != 0) {
-               printk(KERN_WARNING
-                      "SPL: kobj_get_filesize returned %i on %s\n",
-                      result, spl_hostid_path);
+       error = kobj_get_filesize(file, &size);
+       if (error) {
                kobj_close_file(file);
-               return -2;
+               return (error);
        }
 
        if (size < sizeof(HW_HOSTID_MASK)) {
-               printk(KERN_WARNING
-                      "SPL: Ignoring the %s file because it is %llu bytes; "
-                      "expecting %lu bytes instead.\n", spl_hostid_path,
-                      size, (unsigned long)sizeof(HW_HOSTID_MASK));
                kobj_close_file(file);
-               return -3;
+               return (EINVAL);
        }
 
-       /* Read directly into the variable like eglibc does. */
-       /* Short reads are okay; native behavior is preserved. */
-       result = kobj_read_file(file, (char *)&hostid, sizeof(hostid), 0);
-
-       if (result < 0) {
-               printk(KERN_WARNING
-                      "SPL: kobj_read_file returned %i on %s\n",
-                      result, spl_hostid_path);
+       /*
+        * Read directly into the variable like eglibc does.
+        * Short reads are okay; native behavior is preserved.
+        */
+       error = kobj_read_file(file, (char *)&value, sizeof(value), 0);
+       if (error < 0) {
                kobj_close_file(file);
-               return -4;
+               return (EIO);
        }
 
        /* Mask down to 32 bits like coreutils does. */
-       spl_hostid = hostid & HW_HOSTID_MASK;
+       *hostid = (value & HW_HOSTID_MASK);
        kobj_close_file(file);
+
        return 0;
 }
 
-#define GET_HOSTID_CMD \
-       "exec 0</dev/null " \
-       "     1>/proc/sys/kernel/spl/hostid " \
-       "     2>/dev/null; " \
-       "hostid"
-
-static int
-hostid_exec(void)
+/*
+ * Return the system hostid.  Preferentially use the spl_hostid module option
+ * when set, otherwise use the value in the /etc/hostid file.
+ */
+uint32_t
+zone_get_hostid(void *zone)
 {
-       char *argv[] = { "/bin/sh",
-                        "-c",
-                        GET_HOSTID_CMD,
-                        NULL };
-       char *envp[] = { "HOME=/",
-                        "TERM=linux",
-                        "PATH=/sbin:/usr/sbin:/bin:/usr/bin",
-                        NULL };
-       int rc;
-
-       /* Doing address resolution in the kernel is tricky and just
-        * not a good idea in general.  So to set the proper 'hw_serial'
-        * use the usermodehelper support to ask '/bin/sh' to run
-        * '/usr/bin/hostid' and redirect the result to /proc/sys/spl/hostid
-        * for us to use.  It's a horrific solution but it will do for now.
-        */
-       rc = call_usermodehelper(argv[0], argv, envp, 1);
-       if (rc)
-               printk("SPL: Failed user helper '%s %s %s', rc = %d\n",
-                      argv[0], argv[1], argv[2], rc);
+       uint32_t hostid;
+
+       ASSERT3P(zone, ==, NULL);
+
+       if (spl_hostid != 0)
+               return ((uint32_t)(spl_hostid & HW_HOSTID_MASK));
+
+       if (hostid_read(&hostid) == 0)
+               return (hostid);
 
-       return rc;
+       return (0);
 }
+EXPORT_SYMBOL(zone_get_hostid);
 
-uint32_t
-zone_get_hostid(void *zone)
+static int
+spl_kvmem_init(void)
 {
-       static int first = 1;
-       unsigned long hostid;
-       int rc;
-
-       /* Only the global zone is supported */
-       ASSERT(zone == NULL);
-
-       if (first) {
-               first = 0;
-
-               /*
-                * Get the hostid if it was not passed as a module parameter.
-                * Try reading the /etc/hostid file directly, and then fall
-                * back to calling the /usr/bin/hostid utility.
-                */
-               if ((spl_hostid == HW_INVALID_HOSTID) &&
-                   (rc = hostid_read()) && (rc = hostid_exec()))
-                       return HW_INVALID_HOSTID;
-
-               printk(KERN_NOTICE "SPL: using hostid 0x%08x\n",
-                       (unsigned int) spl_hostid);
-       }
+       int rc = 0;
 
-       if (ddi_strtoul(hw_serial, NULL, HW_HOSTID_LEN-1, &hostid) != 0)
-               return HW_INVALID_HOSTID;
+       rc = spl_kmem_init();
+       if (rc)
+               return (rc);
+
+       rc = spl_vmem_init();
+       if (rc) {
+               spl_kmem_fini();
+               return (rc);
+       }
 
-       return (uint32_t)hostid;
+       return (rc);
 }
-EXPORT_SYMBOL(zone_get_hostid);
 
-#ifndef HAVE_KALLSYMS_LOOKUP_NAME
 /*
- * The kallsyms_lookup_name() kernel function is not an exported symbol in
- * Linux 2.6.19 through 2.6.32 inclusive.
- *
- * This function replaces the functionality by performing an upcall to user
- * space where /proc/kallsyms is consulted for the requested address.
- *
+ * We initialize the random number generator with 128 bits of entropy from the
+ * system random number generator. In the improbable case that we have a zero
+ * seed, we fallback to the system jiffies, unless it is also zero, in which
+ * situation we use a preprogrammed seed. We step forward by 2^64 iterations to
+ * initialize each of the per-cpu seeds so that the sequences generated on each
+ * CPU are guaranteed to never overlap in practice.
  */
-
-#define GET_KALLSYMS_ADDR_CMD \
-       "exec 0</dev/null " \
-       "     1>/proc/sys/kernel/spl/kallsyms_lookup_name " \
-       "     2>/dev/null; " \
-       "awk  '{ if ( $3 == \"kallsyms_lookup_name\" ) { print $1 } }' " \
-       "     /proc/kallsyms "
-
-static int
-set_kallsyms_lookup_name(void)
+static void __init
+spl_random_init(void)
 {
-       char *argv[] = { "/bin/sh",
-                        "-c",
-                        GET_KALLSYMS_ADDR_CMD,
-                        NULL };
-       char *envp[] = { "HOME=/",
-                        "TERM=linux",
-                        "PATH=/sbin:/usr/sbin:/bin:/usr/bin",
-                        NULL };
-       int rc;
-
-       rc = call_usermodehelper(argv[0], argv, envp, 1);
+       uint64_t s[2];
+       int i;
 
-       /*
-        * Due to I/O buffering the helper may return successfully before
-        * the proc handler has a chance to execute.  To catch this case
-        * wait up to 1 second to verify spl_kallsyms_lookup_name_fn was
-        * updated to a non SYMBOL_POISON value.
-        */
-       if (rc == 0) {
-               rc = wait_event_timeout(spl_kallsyms_lookup_name_waitq,
-                   spl_kallsyms_lookup_name_fn != SYMBOL_POISON, HZ);
-               if (rc == 0)
-                       rc = -ETIMEDOUT;
-               else if (spl_kallsyms_lookup_name_fn == SYMBOL_POISON)
-                       rc = -EFAULT;
-               else
-                       rc = 0;
+       get_random_bytes(s, sizeof (s));
+
+       if (s[0] == 0 && s[1] == 0) {
+               if (jiffies != 0) {
+                       s[0] = jiffies;
+                       s[1] = ~0 - jiffies;
+               } else {
+                       (void) memcpy(s, "improbable seed", sizeof (s));
+               }
+               printk("SPL: get_random_bytes() returned 0 "
+                   "when generating random seed. Setting initial seed to "
+                   "0x%016llx%016llx.", cpu_to_be64(s[0]), cpu_to_be64(s[1]));
        }
 
-       if (rc)
-               printk("SPL: Failed user helper '%s %s %s', rc = %d\n",
-                      argv[0], argv[1], argv[2], rc);
+       for_each_possible_cpu(i) {
+               uint64_t *wordp = per_cpu(spl_pseudo_entropy, i);
 
-       return rc;
+               spl_rand_jump(s);
+
+               wordp[0] = s[0];
+               wordp[1] = s[1];
+       }
 }
-#endif
 
-static int
-__init spl_init(void)
+static void
+spl_kvmem_fini(void)
+{
+       spl_vmem_fini();
+       spl_kmem_fini();
+}
+
+static int __init
+spl_init(void)
 {
        int rc = 0;
 
-       if ((rc = spl_debug_init()))
-               return rc;
+       bzero(&p0, sizeof (proc_t));
+       spl_random_init();
 
-       if ((rc = spl_kmem_init()))
-               SGOTO(out1, rc);
+       if ((rc = spl_kvmem_init()))
+               goto out1;
 
        if ((rc = spl_mutex_init()))
-               SGOTO(out2, rc);
+               goto out2;
 
        if ((rc = spl_rw_init()))
-               SGOTO(out3, rc);
+               goto out3;
+
+       if ((rc = spl_tsd_init()))
+               goto out4;
 
        if ((rc = spl_taskq_init()))
-               SGOTO(out4, rc);
+               goto out5;
+
+       if ((rc = spl_kmem_cache_init()))
+               goto out6;
 
        if ((rc = spl_vn_init()))
-               SGOTO(out5, rc);
+               goto out7;
 
        if ((rc = spl_proc_init()))
-               SGOTO(out6, rc);
+               goto out8;
 
        if ((rc = spl_kstat_init()))
-               SGOTO(out7, rc);
-
-       if ((rc = spl_tsd_init()))
-               SGOTO(out8, rc);
+               goto out9;
 
        if ((rc = spl_zlib_init()))
-               SGOTO(out9, rc);
-
-#ifndef HAVE_KALLSYMS_LOOKUP_NAME
-       if ((rc = set_kallsyms_lookup_name()))
-               SGOTO(out10, rc = -EADDRNOTAVAIL);
-#endif /* HAVE_KALLSYMS_LOOKUP_NAME */
-
-       if ((rc = spl_kmem_init_kallsyms_lookup()))
-               SGOTO(out10, rc);
-
-       if ((rc = spl_vn_init_kallsyms_lookup()))
-               SGOTO(out10, rc);
+               goto out10;
 
        printk(KERN_NOTICE "SPL: Loaded module v%s-%s%s\n", SPL_META_VERSION,
               SPL_META_RELEASE, SPL_DEBUG_STR);
-       SRETURN(rc);
+       return (rc);
+
 out10:
-       spl_zlib_fini();
+       spl_kstat_fini();
 out9:
-       spl_tsd_fini();
+       spl_proc_fini();
 out8:
-       spl_kstat_fini();
+       spl_vn_fini();
 out7:
-       spl_proc_fini();
+       spl_kmem_cache_fini();
 out6:
-       spl_vn_fini();
-out5:
        spl_taskq_fini();
+out5:
+       spl_tsd_fini();
 out4:
        spl_rw_fini();
 out3:
        spl_mutex_fini();
 out2:
-       spl_kmem_fini();
+       spl_kvmem_fini();
 out1:
-       spl_debug_fini();
-
        printk(KERN_NOTICE "SPL: Failed to Load Solaris Porting Layer "
               "v%s-%s%s, rc = %d\n", SPL_META_VERSION, SPL_META_RELEASE,
               SPL_DEBUG_STR, rc);
-       return rc;
+
+       return (rc);
 }
 
-static void
+static void __exit
 spl_fini(void)
 {
-       SENTRY;
-
        printk(KERN_NOTICE "SPL: Unloaded module v%s-%s%s\n",
               SPL_META_VERSION, SPL_META_RELEASE, SPL_DEBUG_STR);
        spl_zlib_fini();
-       spl_tsd_fini();
        spl_kstat_fini();
        spl_proc_fini();
        spl_vn_fini();
+       spl_kmem_cache_fini();
        spl_taskq_fini();
+       spl_tsd_fini();
        spl_rw_fini();
        spl_mutex_fini();
-       spl_kmem_fini();
-       spl_debug_fini();
-}
-
-/* Called when a dependent module is loaded */
-void
-spl_setup(void)
-{
-        int rc;
-
-        /*
-         * At module load time the pwd is set to '/' on a Solaris system.
-         * On a Linux system will be set to whatever directory the caller
-         * was in when executing insmod/modprobe.
-         */
-        rc = vn_set_pwd("/");
-        if (rc)
-                printk("SPL: Warning unable to set pwd to '/': %d\n", rc);
-}
-EXPORT_SYMBOL(spl_setup);
-
-/* Called when a dependent module is unloaded */
-void
-spl_cleanup(void)
-{
+       spl_kvmem_fini();
 }
-EXPORT_SYMBOL(spl_cleanup);
 
 module_init(spl_init);
 module_exit(spl_fini);
 
-MODULE_AUTHOR("Lawrence Livermore National Labs");
 MODULE_DESCRIPTION("Solaris Porting Layer");
-MODULE_LICENSE("GPL");
+MODULE_AUTHOR(SPL_META_AUTHOR);
+MODULE_LICENSE(SPL_META_LICENSE);
+MODULE_VERSION(SPL_META_VERSION "-" SPL_META_RELEASE);