51374cd1882ea743af17898978a5885f86c95f59
[akaros.git] / kern / src / vfs.c
1 /* Copyright (c) 2009, 2010 The Regents of the University of California
2  * Barret Rhoden <brho@cs.berkeley.edu>
3  * See LICENSE for details.
4  *
5  * Default implementations and global values for the VFS. */
6
7 #include <vfs.h> // keep this first
8 #include <sys/queue.h>
9 #include <assert.h>
10 #include <stdio.h>
11 #include <atomic.h>
12 #include <slab.h>
13 #include <kmalloc.h>
14 #include <kfs.h>
15 #include <ext2fs.h>
16 #include <pmap.h>
17 #include <umem.h>
18 #include <smp.h>
19
20 struct sb_tailq super_blocks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(super_blocks);
21 spinlock_t super_blocks_lock = SPINLOCK_INITIALIZER;
22 struct fs_type_tailq file_systems = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(file_systems);
23 struct namespace default_ns;
24
25 struct kmem_cache *dentry_kcache; // not to be confused with the dcache
26 struct kmem_cache *inode_kcache;
27 struct kmem_cache *file_kcache;
28
29 /* Mounts fs from dev_name at mnt_pt in namespace ns.  There could be no mnt_pt,
30  * such as with the root of (the default) namespace.  Not sure how it would work
31  * with multiple namespaces on the same FS yet.  Note if you mount the same FS
32  * multiple times, you only have one FS still (and one SB).  If we ever support
33  * that... */
34 struct vfsmount *__mount_fs(struct fs_type *fs, char *dev_name,
35                             struct dentry *mnt_pt, int flags,
36                             struct namespace *ns)
37 {
38         struct super_block *sb;
39         struct vfsmount *vmnt = kmalloc(sizeof(struct vfsmount), 0);
40
41         /* this first ref is stored in the NS tailq below */
42         kref_init(&vmnt->mnt_kref, fake_release, 1);
43         /* Build the vfsmount, if there is no mnt_pt, mnt is the root vfsmount (for now).
44          * fields related to the actual FS, like the sb and the mnt_root are set in
45          * the fs-specific get_sb() call. */
46         if (!mnt_pt) {
47                 vmnt->mnt_parent = NULL;
48                 vmnt->mnt_mountpoint = NULL;
49         } else { /* common case, but won't be tested til we try to mount another FS */
50                 mnt_pt->d_mount_point = TRUE;
51                 mnt_pt->d_mounted_fs = vmnt;
52                 kref_get(&vmnt->mnt_kref, 1); /* held by mnt_pt */
53                 vmnt->mnt_parent = mnt_pt->d_sb->s_mount;
54                 vmnt->mnt_mountpoint = mnt_pt;
55         }
56         TAILQ_INIT(&vmnt->mnt_child_mounts);
57         vmnt->mnt_flags = flags;
58         vmnt->mnt_devname = dev_name;
59         vmnt->mnt_namespace = ns;
60         kref_get(&ns->kref, 1); /* held by vmnt */
61
62         /* Read in / create the SB */
63         sb = fs->get_sb(fs, flags, dev_name, vmnt);
64         if (!sb)
65                 panic("You're FS sucks");
66
67         /* TODO: consider moving this into get_sb or something, in case the SB
68          * already exists (mounting again) (if we support that) */
69         spin_lock(&super_blocks_lock);
70         TAILQ_INSERT_TAIL(&super_blocks, sb, s_list); /* storing a ref here... */
71         spin_unlock(&super_blocks_lock);
72
73         /* Update holding NS */
74         spin_lock(&ns->lock);
75         TAILQ_INSERT_TAIL(&ns->vfsmounts, vmnt, mnt_list);
76         spin_unlock(&ns->lock);
77         /* note to self: so, right after this point, the NS points to the root FS
78          * mount (we return the mnt, which gets assigned), the root mnt has a dentry
79          * for /, backed by an inode, with a SB prepped and in memory. */
80         return vmnt;
81 }
82
83 void vfs_init(void)
84 {
85         struct fs_type *fs;
86
87         dentry_kcache = kmem_cache_create("dentry", sizeof(struct dentry),
88                                           __alignof__(struct dentry), 0, 0, 0);
89         inode_kcache = kmem_cache_create("inode", sizeof(struct inode),
90                                          __alignof__(struct inode), 0, 0, 0);
91         file_kcache = kmem_cache_create("file", sizeof(struct file),
92                                         __alignof__(struct file), 0, 0, 0);
93         /* default NS never dies, +1 to exist */
94         kref_init(&default_ns.kref, fake_release, 1);
95         spinlock_init(&default_ns.lock);
96         default_ns.root = NULL;
97         TAILQ_INIT(&default_ns.vfsmounts);
98
99         /* build list of all FS's in the system.  put yours here.  if this is ever
100          * done on the fly, we'll need to lock. */
101         TAILQ_INSERT_TAIL(&file_systems, &kfs_fs_type, list);
102         TAILQ_INSERT_TAIL(&file_systems, &ext2_fs_type, list);
103         TAILQ_FOREACH(fs, &file_systems, list)
104                 printk("Supports the %s Filesystem\n", fs->name);
105
106         /* mounting KFS at the root (/), pending root= parameters */
107         // TODO: linux creates a temp root_fs, then mounts the real root onto that
108         default_ns.root = __mount_fs(&kfs_fs_type, "RAM", NULL, 0, &default_ns);
109
110         printk("vfs_init() completed\n");
111 }
112
113 /* Builds / populates the qstr of a dentry based on its d_iname.  If there is an
114  * l_name, (long), it will use that instead of the inline name.  This will
115  * probably change a bit. */
116 void qstr_builder(struct dentry *dentry, char *l_name)
117 {
118         dentry->d_name.name = l_name ? l_name : dentry->d_iname;
119         // TODO: pending what we actually do in d_hash
120         //dentry->d_name.hash = dentry->d_op->d_hash(dentry, &dentry->d_name); 
121         dentry->d_name.hash = 0xcafebabe;
122         dentry->d_name.len = strnlen(dentry->d_name.name, MAX_FILENAME_SZ);
123 }
124
125 /* Useful little helper - return the string ptr for a given file */
126 char *file_name(struct file *file)
127 {
128         return file->f_dentry->d_name.name;
129 }
130
131 /* Some issues with this, coupled closely to fs_lookup.
132  *
133  * Note the use of __dentry_free, instead of kref_put.  In those cases, we don't
134  * want to treat it like a kref and we have the only reference to it, so it is
135  * okay to do this.  It makes dentry_release() easier too. */
136 static struct dentry *do_lookup(struct dentry *parent, char *name)
137 {
138         struct dentry *result, *query;
139         query = get_dentry(parent->d_sb, parent, name);
140         result = dcache_get(parent->d_sb, query); 
141         if (result) {
142                 __dentry_free(query);
143                 return result;
144         }
145         /* No result, check for negative */
146         if (query->d_flags & DENTRY_NEGATIVE) {
147                 __dentry_free(query);
148                 return 0;
149         }
150         /* not in the dcache at all, need to consult the FS */
151         result = parent->d_inode->i_op->lookup(parent->d_inode, query, 0);
152         if (!result) {
153                 query->d_flags |= DENTRY_NEGATIVE;
154                 dcache_put(parent->d_sb, query);
155                 kref_put(&query->d_kref);
156                 return 0;
157         }
158         dcache_put(parent->d_sb, result);
159         /* This is because KFS doesn't return the same dentry, but ext2 does.  this
160          * is ugly and needs to be fixed. (TODO) */
161         if (result != query)
162                 __dentry_free(query);
163
164         /* TODO: if the following are done by us, how do we know the i_ino?
165          * also need to handle inodes that are already read in!  For now, we're
166          * going to have the FS handle it in it's lookup() method: 
167          * - get a new inode
168          * - read in the inode
169          * - put in the inode cache */
170         return result;
171 }
172
173 /* Update ND such that it represents having followed dentry.  IAW the nd
174  * refcnting rules, we need to decref any references that were in there before
175  * they get clobbered. */
176 static int next_link(struct dentry *dentry, struct nameidata *nd)
177 {
178         assert(nd->dentry && nd->mnt);
179         /* update the dentry */
180         kref_get(&dentry->d_kref, 1);
181         kref_put(&nd->dentry->d_kref);
182         nd->dentry = dentry;
183         /* update the mount, if we need to */
184         if (dentry->d_sb->s_mount != nd->mnt) {
185                 kref_get(&dentry->d_sb->s_mount->mnt_kref, 1);
186                 kref_put(&nd->mnt->mnt_kref);
187                 nd->mnt = dentry->d_sb->s_mount;
188         }
189         return 0;
190 }
191
192 /* Walk up one directory, being careful of mountpoints, namespaces, and the top
193  * of the FS */
194 static int climb_up(struct nameidata *nd)
195 {
196         printd("CLIMB_UP, from %s\n", nd->dentry->d_name.name);
197         /* Top of the world, just return.  Should also check for being at the top of
198          * the current process's namespace (TODO) */
199         if (!nd->dentry->d_parent || (nd->dentry->d_parent == nd->dentry))
200                 return -1;
201         /* Check if we are at the top of a mount, if so, we need to follow
202          * backwards, and then climb_up from that one.  We might need to climb
203          * multiple times if we mount multiple FSs at the same spot (highly
204          * unlikely).  This is completely untested.  Might recurse instead. */
205         while (nd->mnt->mnt_root == nd->dentry) {
206                 if (!nd->mnt->mnt_parent) {
207                         warn("Might have expected a parent vfsmount (dentry had a parent)");
208                         return -1;
209                 }
210                 next_link(nd->mnt->mnt_mountpoint, nd);
211         }
212         /* Backwards walk (no mounts or any other issues now). */
213         next_link(nd->dentry->d_parent, nd);
214         printd("CLIMB_UP, to   %s\n", nd->dentry->d_name.name);
215         return 0;
216 }
217
218 /* nd->dentry might be on a mount point, so we need to move on to the child
219  * mount's root. */
220 static int follow_mount(struct nameidata *nd)
221 {
222         if (!nd->dentry->d_mount_point)
223                 return 0;
224         next_link(nd->dentry->d_mounted_fs->mnt_root, nd);
225         return 0;
226 }
227
228 static int link_path_walk(char *path, struct nameidata *nd);
229
230 /* When nd->dentry is for a symlink, this will recurse and follow that symlink,
231  * so that nd contains the results of following the symlink (dentry and mnt).
232  * Returns when it isn't a symlink, 1 on following a link, and < 0 on error. */
233 static int follow_symlink(struct nameidata *nd)
234 {
235         int retval;
236         char *symname;
237         if (!S_ISLNK(nd->dentry->d_inode->i_mode))
238                 return 0;
239         if (nd->depth > MAX_SYMLINK_DEPTH)
240                 return -ELOOP;
241         printd("Following symlink for dentry %08p %s\n", nd->dentry,
242                nd->dentry->d_name.name);
243         nd->depth++;
244         symname = nd->dentry->d_inode->i_op->readlink(nd->dentry);
245         /* We need to pin in nd->dentry (the dentry of the symlink), since we need
246          * it's symname's storage to stay in memory throughout the upcoming
247          * link_path_walk().  The last_sym gets decreffed when we path_release() or
248          * follow another symlink. */
249         if (nd->last_sym)
250                 kref_put(&nd->last_sym->d_kref);
251         kref_get(&nd->dentry->d_kref, 1);
252         nd->last_sym = nd->dentry;
253         /* If this an absolute path in the symlink, we need to free the old path and
254          * start over, otherwise, we continue from the PARENT of nd (the symlink) */
255         if (symname[0] == '/') {
256                 path_release(nd);
257                 if (!current)
258                         nd->dentry = default_ns.root->mnt_root;
259                 else
260                         nd->dentry = current->fs_env.root;      
261                 nd->mnt = nd->dentry->d_sb->s_mount;
262                 kref_get(&nd->mnt->mnt_kref, 1);
263                 kref_get(&nd->dentry->d_kref, 1);
264         } else {
265                 climb_up(nd);
266         }
267         /* either way, keep on walking in the free world! */
268         retval = link_path_walk(symname, nd);
269         return (retval == 0 ? 1 : retval);
270 }
271
272 /* Little helper, to make it easier to break out of the nested loops.  Will also
273  * '\0' out the first slash if it's slashes all the way down.  Or turtles. */
274 static bool packed_trailing_slashes(char *first_slash)
275 {
276         for (char *i = first_slash; *i == '/'; i++) {
277                 if (*(i + 1) == '\0') {
278                         *first_slash = '\0';
279                         return TRUE;
280                 }
281         }
282         return FALSE;
283 }
284
285 /* Simple helper to set nd to track it's last name to be Name.  Also be careful
286  * with the storage of name.  Don't use and nd's name past the lifetime of the
287  * string used in the path_lookup()/link_path_walk/whatever.  Consider replacing
288  * parts of this with a qstr builder.  Note this uses the dentry's d_op, which
289  * might not be the dentry we care about. */
290 static void stash_nd_name(struct nameidata *nd, char *name)
291 {
292         nd->last.name = name;
293         nd->last.len = strlen(name);
294         nd->last.hash = nd->dentry->d_op->d_hash(nd->dentry, &nd->last);
295 }
296
297 /* Resolves the links in a basic path walk.  0 for success, -EWHATEVER
298  * otherwise.  The final lookup is returned via nd. */
299 static int link_path_walk(char *path, struct nameidata *nd)
300 {
301         struct dentry *link_dentry;
302         struct inode *link_inode, *nd_inode;
303         char *next_slash;
304         char *link = path;
305         int error;
306
307         /* Prevent crazy recursion */
308         if (nd->depth > MAX_SYMLINK_DEPTH)
309                 return -ELOOP;
310         /* skip all leading /'s */
311         while (*link == '/')
312                 link++;
313         /* if there's nothing left (null terminated), we're done.  This should only
314          * happen for "/", which if we wanted a PARENT, should fail (there is no
315          * parent). */
316         if (*link == '\0') {
317                 if (nd->flags & LOOKUP_PARENT) {
318                         set_errno(ENOENT);
319                         return -1;
320                 }
321                 /* o/w, we're good */
322                 return 0;
323         }
324         /* iterate through each intermediate link of the path.  in general, nd
325          * tracks where we are in the path, as far as dentries go.  once we have the
326          * next dentry, we try to update nd based on that dentry.  link is the part
327          * of the path string that we are looking up */
328         while (1) {
329                 nd_inode = nd->dentry->d_inode;
330                 if ((error = check_perms(nd_inode, nd->intent)))
331                         return error;
332                 /* find the next link, break out if it is the end */
333                 next_slash = strchr(link, '/');
334                 if (!next_slash) {
335                         break;
336                 } else {
337                         if (packed_trailing_slashes(next_slash)) {
338                                 nd->flags |= LOOKUP_DIRECTORY;
339                                 break;
340                         }
341                 }
342                 /* skip over any interim ./ */
343                 if (!strncmp("./", link, 2))
344                         goto next_loop;
345                 /* Check for "../", walk up */
346                 if (!strncmp("../", link, 3)) {
347                         climb_up(nd);
348                         goto next_loop;
349                 }
350                 *next_slash = '\0';
351                 link_dentry = do_lookup(nd->dentry, link);
352                 *next_slash = '/';
353                 if (!link_dentry)
354                         return -ENOENT;
355                 /* make link_dentry the current step/answer */
356                 next_link(link_dentry, nd);
357                 kref_put(&link_dentry->d_kref); /* do_lookup gave us a refcnt dentry */
358                 /* we could be on a mountpoint or a symlink - need to follow them */
359                 follow_mount(nd);
360                 if ((error = follow_symlink(nd)) < 0)
361                         return error;
362                 /* Turn off a possible DIRECTORY lookup, which could have been set
363                  * during the follow_symlink (a symlink could have had a directory at
364                  * the end), though it was in the middle of the real path. */
365                 nd->flags &= ~LOOKUP_DIRECTORY;
366                 if (!S_ISDIR(nd->dentry->d_inode->i_mode))
367                         return -ENOTDIR;
368 next_loop:
369                 /* move through the path string to the next entry */
370                 link = next_slash + 1;
371                 /* advance past any other interim slashes.  we know we won't hit the end
372                  * due to the for loop check above */
373                 while (*link == '/')
374                         link++;
375         }
376         /* Now, we're on the last link of the path.  We need to deal with with . and
377          * .. .  This might be weird with PARENT lookups - not sure what semantics
378          * we want exactly.  This will give the parent of whatever the PATH was
379          * supposed to look like.  Note that ND currently points to the parent of
380          * the last item (link). */
381         if (!strcmp(".", link)) {
382                 if (nd->flags & LOOKUP_PARENT) {
383                         assert(nd->dentry->d_name.name);
384                         stash_nd_name(nd, nd->dentry->d_name.name);
385                         climb_up(nd);
386                 }
387                 return 0;
388         }
389         if (!strcmp("..", link)) {
390                 climb_up(nd);
391                 if (nd->flags & LOOKUP_PARENT) {
392                         assert(nd->dentry->d_name.name);
393                         stash_nd_name(nd, nd->dentry->d_name.name);
394                         climb_up(nd);
395                 }
396                 return 0;
397         }
398         /* need to attempt to look it up, in case it's a symlink */
399         link_dentry = do_lookup(nd->dentry, link);
400         if (!link_dentry) {
401                 /* if there's no dentry, we are okay if we are looking for the parent */
402                 if (nd->flags & LOOKUP_PARENT) {
403                         assert(strcmp(link, ""));
404                         stash_nd_name(nd, link);
405                         return 0;
406                 } else {
407                         return -ENOENT;
408                 }
409         }
410         next_link(link_dentry, nd);
411         kref_put(&link_dentry->d_kref); /* do_lookup gave us a refcnt'd dentry */
412         /* at this point, nd is on the final link, but it might be a symlink */
413         if (nd->flags & LOOKUP_FOLLOW) {
414                 error = follow_symlink(nd);
415                 if (error < 0)
416                         return error;
417                 /* if we actually followed a symlink, then nd is set and we're done */
418                 if (error > 0)
419                         return 0;
420         }
421         /* One way or another, nd is on the last element of the path, symlinks and
422          * all.  Now we need to climb up to set nd back on the parent, if that's
423          * what we wanted */
424         if (nd->flags & LOOKUP_PARENT) {
425                 assert(nd->dentry->d_name.name);
426                 stash_nd_name(nd, link_dentry->d_name.name);
427                 climb_up(nd);
428                 return 0;
429         }
430         /* now, we have the dentry set, and don't want the parent, but might be on a
431          * mountpoint still.  FYI: this hasn't been thought through completely. */
432         follow_mount(nd);
433         /* If we wanted a directory, but didn't get one, error out */
434         if ((nd->flags & LOOKUP_DIRECTORY) && !S_ISDIR(nd->dentry->d_inode->i_mode))
435                 return -ENOTDIR;
436         return 0;
437 }
438
439 /* Given path, return the inode for the final dentry.  The ND should be
440  * initialized for the first call - specifically, we need the intent. 
441  * LOOKUP_PARENT and friends go in the flags var, which is not the intent.
442  *
443  * If path_lookup wants a PARENT, but hits the top of the FS (root or
444  * otherwise), we want it to error out.  It's still unclear how we want to
445  * handle processes with roots that aren't root, but at the very least, we don't
446  * want to think we have the parent of /, but have / itself.  Due to the way
447  * link_path_walk works, if that happened, we probably don't have a
448  * nd->last.name.  This needs more thought (TODO).
449  *
450  * Need to be careful too.  While the path has been copied-in to the kernel,
451  * it's still user input.  */
452 int path_lookup(char *path, int flags, struct nameidata *nd)
453 {
454         int retval;
455         printd("Path lookup for %s\n", path);
456         /* we allow absolute lookups with no process context */
457         if (path[0] == '/') {                   /* absolute lookup */
458                 if (!current)
459                         nd->dentry = default_ns.root->mnt_root;
460                 else
461                         nd->dentry = current->fs_env.root;      
462         } else {                                                /* relative lookup */
463                 assert(current);
464                 /* Don't need to lock on the fs_env since we're reading one item */
465                 nd->dentry = current->fs_env.pwd;       
466         }
467         nd->mnt = nd->dentry->d_sb->s_mount;
468         /* Whenever references get put in the nd, incref them.  Whenever they are
469          * removed, decref them. */
470         kref_get(&nd->mnt->mnt_kref, 1);
471         kref_get(&nd->dentry->d_kref, 1);
472         nd->flags = flags;
473         nd->depth = 0;                                  /* used in symlink following */
474         retval =  link_path_walk(path, nd);     
475         /* make sure our PARENT lookup worked */
476         if (!retval && (flags & LOOKUP_PARENT))
477                 assert(nd->last.name);
478         return retval;
479 }
480
481 /* Call this after any use of path_lookup when you are done with its results,
482  * regardless of whether it succeeded or not.  It will free any references */
483 void path_release(struct nameidata *nd)
484 {
485         kref_put(&nd->dentry->d_kref);
486         kref_put(&nd->mnt->mnt_kref);
487         /* Free the last symlink dentry used, if there was one */
488         if (nd->last_sym) {
489                 kref_put(&nd->last_sym->d_kref);
490                 nd->last_sym = 0;                       /* catch reuse bugs */
491         }
492 }
493
494 /* External version of mount, only call this after having a / mount */
495 int mount_fs(struct fs_type *fs, char *dev_name, char *path, int flags)
496 {
497         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
498         int retval = 0;
499         retval = path_lookup(path, LOOKUP_DIRECTORY, nd);
500         if (retval)
501                 goto out;
502         /* taking the namespace of the vfsmount of path */ 
503         if (!__mount_fs(fs, dev_name, nd->dentry, flags, nd->mnt->mnt_namespace))
504                 retval = -EINVAL;
505 out:
506         path_release(nd);
507         return retval;
508 }
509
510 /* Superblock functions */
511
512 /* Dentry "hash" function for the hash table to use.  Since we already have the
513  * hash in the qstr, we don't need to rehash.  Also, note we'll be using the
514  * dentry in question as both the key and the value. */
515 static size_t __dcache_hash(void *k)
516 {
517         return (size_t)((struct dentry*)k)->d_name.hash;
518 }
519
520 /* Dentry cache hashtable equality function.  This means we need to pass in some
521  * minimal dentry when doing a lookup. */
522 static ssize_t __dcache_eq(void *k1, void *k2)
523 {
524         if (((struct dentry*)k1)->d_parent != ((struct dentry*)k2)->d_parent)
525                 return 0;
526         /* TODO: use the FS-specific string comparison */
527         return !strcmp(((struct dentry*)k1)->d_name.name,
528                        ((struct dentry*)k2)->d_name.name);
529 }
530
531 /* Helper to alloc and initialize a generic superblock.  This handles all the
532  * VFS related things, like lists.  Each FS will need to handle its own things
533  * in it's *_get_sb(), usually involving reading off the disc. */
534 struct super_block *get_sb(void)
535 {
536         struct super_block *sb = kmalloc(sizeof(struct super_block), 0);
537         sb->s_dirty = FALSE;
538         spinlock_init(&sb->s_lock);
539         kref_init(&sb->s_kref, fake_release, 1); /* for the ref passed out */
540         TAILQ_INIT(&sb->s_inodes);
541         TAILQ_INIT(&sb->s_dirty_i);
542         TAILQ_INIT(&sb->s_io_wb);
543         TAILQ_INIT(&sb->s_lru_d);
544         TAILQ_INIT(&sb->s_files);
545         sb->s_dcache = create_hashtable(100, __dcache_hash, __dcache_eq);
546         sb->s_icache = create_hashtable(100, __generic_hash, __generic_eq);
547         spinlock_init(&sb->s_lru_lock);
548         spinlock_init(&sb->s_dcache_lock);
549         spinlock_init(&sb->s_icache_lock);
550         sb->s_fs_info = 0; // can override somewhere else
551         return sb;
552 }
553
554 /* Final stages of initializing a super block, including creating and linking
555  * the root dentry, root inode, vmnt, and sb.  The d_op and root_ino are
556  * FS-specific, but otherwise it's FS-independent, tricky, and not worth having
557  * around multiple times.
558  *
559  * Not the world's best interface, so it's subject to change, esp since we're
560  * passing (now 3) FS-specific things. */
561 void init_sb(struct super_block *sb, struct vfsmount *vmnt,
562              struct dentry_operations *d_op, unsigned long root_ino,
563              void *d_fs_info)
564 {
565         /* Build and init the first dentry / inode.  The dentry ref is stored later
566          * by vfsmount's mnt_root.  The parent is dealt with later. */
567         struct dentry *d_root = get_dentry(sb, 0,  "/");        /* probably right */
568
569         /* a lot of here on down is normally done in lookup() or create, since
570          * get_dentry isn't a fully usable dentry.  The two FS-specific settings are
571          * normally inherited from a parent within the same FS in get_dentry, but we
572          * have none here. */
573         d_root->d_op = d_op;
574         d_root->d_fs_info = d_fs_info;
575         struct inode *inode = get_inode(d_root);
576         if (!inode)
577                 panic("This FS sucks!");
578         inode->i_ino = root_ino;
579         /* TODO: add the inode to the appropriate list (off i_list) */
580         /* TODO: do we need to read in the inode?  can we do this on demand? */
581         /* if this FS is already mounted, we'll need to do something different. */
582         sb->s_op->read_inode(inode);
583         icache_put(sb, inode);
584         /* Link the dentry and SB to the VFS mount */
585         vmnt->mnt_root = d_root;                                /* ref comes from get_dentry */
586         vmnt->mnt_sb = sb;
587         /* If there is no mount point, there is no parent.  This is true only for
588          * the rootfs. */
589         if (vmnt->mnt_mountpoint) {
590                 kref_get(&vmnt->mnt_mountpoint->d_kref, 1);     /* held by d_root */
591                 d_root->d_parent = vmnt->mnt_mountpoint;        /* dentry of the root */
592         } else {
593                 d_root->d_parent = d_root;                      /* set root as its own parent */
594         }
595         /* insert the dentry into the dentry cache.  when's the earliest we can?
596          * when's the earliest we should?  what about concurrent accesses to the
597          * same dentry?  should be locking the dentry... */
598         dcache_put(sb, d_root);
599         kref_put(&inode->i_kref);               /* give up the ref from get_inode() */
600 }
601
602 /* Dentry Functions */
603
604 /* Helper to alloc and initialize a generic dentry.  The following needs to be
605  * set still: d_op (if no parent), d_fs_info (opt), d_inode, connect the inode
606  * to the dentry (and up the d_kref again), maybe dcache_put().  The inode
607  * stitching is done in get_inode() or lookup (depending on the FS).
608  * The setting of the d_op might be problematic when dealing with mounts.  Just
609  * overwrite it.
610  *
611  * If the name is longer than the inline name, it will kmalloc a buffer, so
612  * don't worry about the storage for *name after calling this. */
613 struct dentry *get_dentry(struct super_block *sb, struct dentry *parent,
614                           char *name)
615 {
616         assert(name);
617         size_t name_len = strnlen(name, MAX_FILENAME_SZ);       /* not including \0! */
618         struct dentry *dentry = kmem_cache_alloc(dentry_kcache, 0);
619         char *l_name = 0;
620
621         if (!dentry)
622                 return 0;
623         //memset(dentry, 0, sizeof(struct dentry));
624         kref_init(&dentry->d_kref, dentry_release, 1);  /* this ref is returned */
625         spinlock_init(&dentry->d_lock);
626         TAILQ_INIT(&dentry->d_subdirs);
627         dentry->d_time = 0;
628         kref_get(&sb->s_kref, 1);
629         dentry->d_sb = sb;                                      /* storing a ref here... */
630         dentry->d_mount_point = FALSE;
631         dentry->d_mounted_fs = 0;
632         if (parent)     {                                               /* no parent for rootfs mount */
633                 kref_get(&parent->d_kref, 1);
634                 dentry->d_op = parent->d_op;    /* d_op set in init_sb for parentless */
635         }
636         dentry->d_parent = parent;
637         dentry->d_flags = DENTRY_USED;
638         dentry->d_fs_info = 0;
639         if (name_len < DNAME_INLINE_LEN) {
640                 strncpy(dentry->d_iname, name, name_len);
641                 dentry->d_iname[name_len] = '\0';
642                 qstr_builder(dentry, 0);
643         } else {
644                 l_name = kmalloc(name_len + 1, 0);
645                 assert(l_name);
646                 strncpy(l_name, name, name_len);
647                 l_name[name_len] = '\0';
648                 qstr_builder(dentry, l_name);
649         }
650         /* Catch bugs by aggressively zeroing this (o/w we use old stuff) */
651         dentry->d_inode = 0;
652         return dentry;
653 }
654
655 /* Called when the dentry is unreferenced (after kref == 0).  This works closely
656  * with the resurrection in dcache_get().
657  *
658  * The dentry is still in the dcache, but needs to be un-USED and added to the
659  * LRU dentry list.  Even dentries that were used in a failed lookup need to be
660  * cached - they ought to be the negative dentries.  Note that all dentries have
661  * parents, even negative ones (it is needed to find it in the dcache). */
662 void dentry_release(struct kref *kref)
663 {
664         struct dentry *dentry = container_of(kref, struct dentry, d_kref);
665
666         printd("'Releasing' dentry %08p: %s\n", dentry, dentry->d_name.name);
667         /* DYING dentries (recently unlinked / rmdir'd) just get freed */
668         if (dentry->d_flags & DENTRY_DYING) {
669                 __dentry_free(dentry);
670                 return;
671         }
672         /* This lock ensures the USED state and the TAILQ membership is in sync.
673          * Also used to check the refcnt, though that might not be necessary. */
674         spin_lock(&dentry->d_lock);
675         /* While locked, we need to double check the kref, in case someone already
676          * reup'd it.  Re-up? you're crazy!  Reee-up, you're outta yo mind! */
677         if (!kref_refcnt(&dentry->d_kref)) {
678                 /* and make sure it wasn't USED, then UNUSED again */
679                 /* TODO: think about issues with this */
680                 if (dentry->d_flags & DENTRY_USED) {
681                         dentry->d_flags &= ~DENTRY_USED;
682                         spin_lock(&dentry->d_sb->s_lru_lock);
683                         TAILQ_INSERT_TAIL(&dentry->d_sb->s_lru_d, dentry, d_lru);
684                         spin_unlock(&dentry->d_sb->s_lru_lock);
685                 } else {
686                         warn("This should be rare.  Tell brho this happened.");
687                 }
688         }
689         spin_unlock(&dentry->d_lock);
690 }
691
692 /* Called when we really dealloc and get rid of a dentry (like when it is
693  * removed from the dcache, either for memory or correctness reasons)
694  *
695  * This has to handle two types of dentries: full ones (ones that had been used)
696  * and ones that had been just for lookups - hence the check for d_inode.
697  *
698  * Note that dentries pin and kref their inodes.  When all the dentries are
699  * gone, we want the inode to be released via kref.  The inode has internal /
700  * weak references to the dentry, which are not refcounted. */
701 void __dentry_free(struct dentry *dentry)
702 {
703         if (dentry->d_inode)
704                 printk("Freeing dentry %08p: %s\n", dentry, dentry->d_name.name);
705         assert(dentry->d_op);   /* catch bugs.  a while back, some lacked d_op */
706         dentry->d_op->d_release(dentry);
707         /* TODO: check/test the boundaries on this. */
708         if (dentry->d_name.len > DNAME_INLINE_LEN)
709                 kfree((void*)dentry->d_name.name);
710         kref_put(&dentry->d_sb->s_kref);
711         if (dentry->d_parent)
712                 kref_put(&dentry->d_parent->d_kref);
713         if (dentry->d_mounted_fs)
714                 kref_put(&dentry->d_mounted_fs->mnt_kref);
715         if (dentry->d_inode) {
716                 TAILQ_REMOVE(&dentry->d_inode->i_dentry, dentry, d_alias);
717                 kref_put(&dentry->d_inode->i_kref);     /* dentries kref inodes */
718         }
719         kmem_cache_free(dentry_kcache, dentry);
720 }
721
722 /* Looks up the dentry for the given path, returning a refcnt'd dentry (or 0).
723  * Permissions are applied for the current user, which is quite a broken system
724  * at the moment.  Flags are lookup flags. */
725 struct dentry *lookup_dentry(char *path, int flags)
726 {
727         struct dentry *dentry;
728         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
729         int error;
730
731         error = path_lookup(path, flags, nd);
732         if (error) {
733                 path_release(nd);
734                 set_errno(-error);
735                 return 0;
736         }
737         dentry = nd->dentry;
738         kref_get(&dentry->d_kref, 1);
739         path_release(nd);
740         return dentry;
741 }
742
743 /* Get a dentry from the dcache.  At a minimum, we need the name hash and parent
744  * in what_i_want, though most uses will probably be from a get_dentry() call.
745  * We pass in the SB in the off chance that we don't want to use a get'd dentry.
746  *
747  * The unusual variable name (instead of just "key" or something) is named after
748  * ex-SPC Castro's porn folder.  Caller deals with the memory for what_i_want.
749  *
750  * If the dentry is negative, we don't return the actual result - instead, we
751  * set the negative flag in 'what i want'.  The reason is we don't want to
752  * kref_get() and then immediately put (causing dentry_release()).  This also
753  * means that dentry_release() should never get someone who wasn't USED (barring
754  * the race, which it handles).  And we don't need to ever have a dentry set as
755  * USED and NEGATIVE (which is always wrong, but would be needed for a cleaner
756  * dentry_release()).
757  *
758  * This is where we do the "kref resurrection" - we are returning a kref'd
759  * object, even if it wasn't kref'd before.  This means the dcache does NOT hold
760  * krefs (it is a weak/internal ref), but it is a source of kref generation.  We
761  * sync up with the possible freeing of the dentry by locking the table.  See
762  * Doc/kref for more info. */
763 struct dentry *dcache_get(struct super_block *sb, struct dentry *what_i_want)
764 {
765         struct dentry *found;
766         /* This lock protects the hash, as well as ensures the returned object
767          * doesn't get deleted/freed out from under us */
768         spin_lock(&sb->s_dcache_lock);
769         found = hashtable_search(sb->s_dcache, what_i_want);
770         if (found) {
771                 if (found->d_flags & DENTRY_NEGATIVE) {
772                         what_i_want->d_flags |= DENTRY_NEGATIVE;
773                         spin_unlock(&sb->s_dcache_lock);
774                         return 0;
775                 }
776                 spin_lock(&found->d_lock);
777                 __kref_get(&found->d_kref, 1);  /* prob could be done outside the lock*/
778                 /* If we're here (after kreffing) and it is not USED, we are the one who
779                  * should resurrect */
780                 if (!(found->d_flags & DENTRY_USED)) {
781                         found->d_flags |= DENTRY_USED;
782                         spin_lock(&sb->s_lru_lock);
783                         TAILQ_REMOVE(&sb->s_lru_d, found, d_lru);
784                         spin_unlock(&sb->s_lru_lock);
785                 }
786                 spin_unlock(&found->d_lock);
787         }
788         spin_unlock(&sb->s_dcache_lock);
789         return found;
790 }
791
792 /* Adds a dentry to the dcache.  Note the *dentry is both the key and the value.
793  * If the value was already in there (which can happen iff it was negative), for
794  * now we'll remove it and put the new one in there. */
795 void dcache_put(struct super_block *sb, struct dentry *key_val)
796 {
797         struct dentry *old;
798         int retval;
799         spin_lock(&sb->s_dcache_lock);
800         old = hashtable_remove(sb->s_dcache, key_val);
801         if (old) {
802                 assert(old->d_flags & DENTRY_NEGATIVE);
803                 assert(!(old->d_flags & DENTRY_USED));
804                 assert(!kref_refcnt(&old->d_kref));
805                 spin_lock(&sb->s_lru_lock);
806                 TAILQ_REMOVE(&sb->s_lru_d, old, d_lru);
807                 spin_unlock(&sb->s_lru_lock);
808                 __dentry_free(old);
809         }
810         /* this returns 0 on failure (TODO: Fix this ghetto shit) */
811         retval = hashtable_insert(sb->s_dcache, key_val, key_val);
812         assert(retval);
813         spin_unlock(&sb->s_dcache_lock);
814 }
815
816 /* Will remove and return the dentry.  Caller deallocs the key, but the retval
817  * won't have a reference.  * Returns 0 if it wasn't found.  Callers can't
818  * assume much - they should not use the reference they *get back*, (if they
819  * already had one for key, they can use that).  There may be other users out
820  * there. */
821 struct dentry *dcache_remove(struct super_block *sb, struct dentry *key)
822 {
823         struct dentry *retval;
824         spin_lock(&sb->s_dcache_lock);
825         retval = hashtable_remove(sb->s_dcache, key);
826         spin_unlock(&sb->s_dcache_lock);
827         return retval;
828 }
829
830 /* Inode Functions */
831
832 /* Creates and initializes a new inode.  Generic fields are filled in.
833  * FS-specific fields are filled in by the callout.  Specific fields are filled
834  * in in read_inode() based on what's on the disk for a given i_no, or when the
835  * inode is created (for new objects).
836  *
837  * i_no is set by the caller.  Note that this means this inode can be for an
838  * inode that is already on disk, or it can be used when creating. */
839 struct inode *get_inode(struct dentry *dentry)
840 {
841         struct super_block *sb = dentry->d_sb;
842         /* FS allocs and sets the following: i_op, i_fop, i_pm.pm_op, and any FS
843          * specific stuff. */
844         struct inode *inode = sb->s_op->alloc_inode(sb);
845         if (!inode) {
846                 set_errno(ENOMEM);
847                 return 0;
848         }
849         TAILQ_INSERT_HEAD(&sb->s_inodes, inode, i_sb_list);             /* weak inode ref */
850         TAILQ_INIT(&inode->i_dentry);
851         TAILQ_INSERT_TAIL(&inode->i_dentry, dentry, d_alias);   /* weak dentry ref*/
852         /* one for the dentry->d_inode, one passed out */
853         kref_init(&inode->i_kref, inode_release, 2);
854         dentry->d_inode = inode;
855         inode->i_ino = 0;                                       /* set by caller later */
856         inode->i_blksize = sb->s_blocksize;
857         spinlock_init(&inode->i_lock);
858         kref_get(&sb->s_kref, 1);                       /* could allow the dentry to pin it */
859         inode->i_sb = sb;
860         inode->i_rdev = 0;                                      /* this has no real meaning yet */
861         inode->i_bdev = sb->s_bdev;                     /* storing an uncounted ref */
862         inode->i_state = 0;                                     /* need real states, like I_NEW */
863         inode->dirtied_when = 0;
864         inode->i_flags = 0;
865         atomic_set(&inode->i_writecount, 0);
866         /* Set up the page_map structures.  Default is to use the embedded one.
867          * Might push some of this back into specific FSs.  For now, the FS tells us
868          * what pm_op they want via i_pm.pm_op, which we use when we point i_mapping
869          * to i_pm. */
870         inode->i_mapping = &inode->i_pm;
871         inode->i_mapping->pm_host = inode;
872         radix_tree_init(&inode->i_mapping->pm_tree);
873         spinlock_init(&inode->i_mapping->pm_tree_lock);
874         inode->i_mapping->pm_flags = 0;
875         return inode;
876 }
877
878 /* Helper: loads/ reads in the inode numbered ino and attaches it to dentry */
879 void load_inode(struct dentry *dentry, unsigned int ino)
880 {
881         struct inode *inode;
882
883         /* look it up in the inode cache first */
884         inode = icache_get(dentry->d_sb, ino);
885         if (inode) {
886                 /* connect the dentry to its inode */
887                 TAILQ_INSERT_TAIL(&inode->i_dentry, dentry, d_alias);
888                 dentry->d_inode = inode;        /* storing the ref we got from icache_get */
889                 return;
890         }
891         /* otherwise, we need to do it manually */
892         inode = get_inode(dentry);
893         inode->i_ino = ino;
894         dentry->d_sb->s_op->read_inode(inode);
895         /* TODO: race here, two creators could miss in the cache, and then get here.
896          * need a way to sync across a blocking call.  needs to be either at this
897          * point in the code or per the ino (dentries could be different) */
898         icache_put(dentry->d_sb, inode);
899         kref_put(&inode->i_kref);
900 }
901
902 /* Helper op, used when creating regular files, directories, symlinks, etc.
903  * Note we make a distinction between the mode and the file type (for now).
904  * After calling this, call the FS specific version (create or mkdir), which
905  * will set the i_ino, the filetype, and do any other FS-specific stuff.  Also
906  * note that a lot of inode stuff was initialized in get_inode/alloc_inode.  The
907  * stuff here is pertinent to the specific creator (user), mode, and time.  Also
908  * note we don't pass this an nd, like Linux does... */
909 static struct inode *create_inode(struct dentry *dentry, int mode)
910 {
911         /* note it is the i_ino that uniquely identifies a file in the specific
912          * filesystem.  there's a diff between creating an inode (even for an in-use
913          * ino) and then filling it in, and vs creating a brand new one.
914          * get_inode() sets it to 0, and it should be filled in later in an
915          * FS-specific manner. */
916         struct inode *inode = get_inode(dentry);
917         if (!inode)
918                 return 0;
919         inode->i_mode = mode & S_PMASK; /* note that after this, we have no type */
920         inode->i_nlink = 1;
921         inode->i_size = 0;
922         inode->i_blocks = 0;
923         inode->i_atime.tv_sec = 0;              /* TODO: now! */
924         inode->i_ctime.tv_sec = 0;
925         inode->i_mtime.tv_sec = 0;
926         inode->i_atime.tv_nsec = 0;             /* are these supposed to be the extra ns? */
927         inode->i_ctime.tv_nsec = 0;
928         inode->i_mtime.tv_nsec = 0;
929         inode->i_bdev = inode->i_sb->s_bdev;
930         /* when we have notions of users, do something here: */
931         inode->i_uid = 0;
932         inode->i_gid = 0;
933         return inode;
934 }
935
936 /* Create a new disk inode in dir associated with dentry, with the given mode.
937  * called when creating a regular file.  dir is the directory/parent.  dentry is
938  * the dentry of the inode we are creating.  Note the lack of the nd... */
939 int create_file(struct inode *dir, struct dentry *dentry, int mode)
940 {
941         struct inode *new_file = create_inode(dentry, mode);
942         if (!new_file)
943                 return -1;
944         dir->i_op->create(dir, dentry, mode, 0);
945         kref_put(&new_file->i_kref);
946         return 0;
947 }
948
949 /* Creates a new inode for a directory associated with dentry in dir with the
950  * given mode. */
951 int create_dir(struct inode *dir, struct dentry *dentry, int mode)
952 {
953         struct inode *new_dir = create_inode(dentry, mode);
954         if (!new_dir)
955                 return -1;
956         dir->i_op->mkdir(dir, dentry, mode);
957         dir->i_nlink++;         /* Directories get a hardlink for every child dir */
958         /* Make sure my parent tracks me.  This is okay, since no directory (dir)
959          * can have more than one dentry */
960         struct dentry *parent = TAILQ_FIRST(&dir->i_dentry);
961         assert(parent && parent == TAILQ_LAST(&dir->i_dentry, dentry_tailq));
962         /* parent dentry tracks dentry as a subdir, weak reference */
963         TAILQ_INSERT_TAIL(&parent->d_subdirs, dentry, d_subdirs_link);
964         kref_put(&new_dir->i_kref);
965         return 0;
966 }
967
968 /* Creates a new inode for a symlink associated with dentry in dir, containing
969  * the symlink symname */
970 int create_symlink(struct inode *dir, struct dentry *dentry,
971                    const char *symname, int mode)
972 {
973         struct inode *new_sym = create_inode(dentry, mode);
974         if (!new_sym)
975                 return -1;
976         dir->i_op->symlink(dir, dentry, symname);
977         kref_put(&new_sym->i_kref);
978         return 0;
979 }
980
981 /* Returns 0 if the given mode is acceptable for the inode, and an appropriate
982  * error code if not.  Needs to be writen, based on some sensible rules, and
983  * will also probably use 'current' */
984 int check_perms(struct inode *inode, int access_mode)
985 {
986         return 0;       /* anything goes! */
987 }
988
989 /* Called after all external refs are gone to clean up the inode.  Once this is
990  * called, all dentries pointing here are already done (one of them triggered
991  * this via kref_put(). */
992 void inode_release(struct kref *kref)
993 {
994         struct inode *inode = container_of(kref, struct inode, i_kref);
995         TAILQ_REMOVE(&inode->i_sb->s_inodes, inode, i_sb_list);
996         icache_remove(inode->i_sb, inode->i_ino);
997         /* Might need to write back or delete the file/inode */
998         if (inode->i_nlink) {
999                 if (inode->i_state & I_STATE_DIRTY)
1000                         inode->i_sb->s_op->write_inode(inode, TRUE);
1001         } else {
1002                 inode->i_sb->s_op->delete_inode(inode);
1003         }
1004         /* Either way, we dealloc the in-memory version */
1005         inode->i_sb->s_op->dealloc_inode(inode);        /* FS-specific clean-up */
1006         kref_put(&inode->i_sb->s_kref);
1007         assert(inode->i_mapping == &inode->i_pm);
1008         kmem_cache_free(inode_kcache, inode);
1009         /* TODO: (BDEV) */
1010         // kref_put(inode->i_bdev->kref); /* assuming it's a bdev */
1011 }
1012
1013 /* Fills in kstat with the stat information for the inode */
1014 void stat_inode(struct inode *inode, struct kstat *kstat)
1015 {
1016         kstat->st_dev = inode->i_sb->s_dev;
1017         kstat->st_ino = inode->i_ino;
1018         kstat->st_mode = inode->i_mode;
1019         kstat->st_nlink = inode->i_nlink;
1020         kstat->st_uid = inode->i_uid;
1021         kstat->st_gid = inode->i_gid;
1022         kstat->st_rdev = inode->i_rdev;
1023         kstat->st_size = inode->i_size;
1024         kstat->st_blksize = inode->i_blksize;
1025         kstat->st_blocks = inode->i_blocks;
1026         kstat->st_atime = inode->i_atime;
1027         kstat->st_mtime = inode->i_mtime;
1028         kstat->st_ctime = inode->i_ctime;
1029 }
1030
1031 /* Inode Cache management.  In general, search on the ino, get a refcnt'd value
1032  * back.  Remove does not give you a reference back - it should only be called
1033  * in inode_release(). */
1034 struct inode *icache_get(struct super_block *sb, unsigned int ino)
1035 {
1036         /* This is the same style as in pid2proc, it's the "safely create a strong
1037          * reference from a weak one, so long as other strong ones exist" pattern */
1038         spin_lock(&sb->s_icache_lock);
1039         struct inode *inode = hashtable_search(sb->s_icache, (void*)ino);
1040         if (inode)
1041                 if (!kref_get_not_zero(&inode->i_kref, 1))
1042                         inode = 0;
1043         spin_unlock(&sb->s_icache_lock);
1044         return inode;
1045 }
1046
1047 void icache_put(struct super_block *sb, struct inode *inode)
1048 {
1049         spin_lock(&sb->s_icache_lock);
1050         /* there's a race in load_ino() that could trigger this */
1051         assert(!hashtable_search(sb->s_icache, (void*)inode->i_ino));
1052         hashtable_insert(sb->s_icache, (void*)inode->i_ino, inode);
1053         spin_unlock(&sb->s_icache_lock);
1054 }
1055
1056 struct inode *icache_remove(struct super_block *sb, unsigned int ino)
1057 {
1058         struct inode *inode;
1059         /* Presumably these hashtable removals could be easier since callers
1060          * actually know who they are (same with the pid2proc hash) */
1061         spin_lock(&sb->s_icache_lock);
1062         inode = hashtable_remove(sb->s_icache, (void*)ino);
1063         spin_unlock(&sb->s_icache_lock);
1064         assert(inode && !kref_refcnt(&inode->i_kref));
1065         return inode;
1066 }
1067
1068 /* File functions */
1069
1070 /* Read count bytes from the file into buf, starting at *offset, which is increased
1071  * accordingly, returning the number of bytes transfered.  Most filesystems will
1072  * use this function for their f_op->read.  Note, this uses the page cache.
1073  * Want to try out page remapping later on... */
1074 ssize_t generic_file_read(struct file *file, char *buf, size_t count,
1075                           off_t *offset)
1076 {
1077         struct page *page;
1078         int error;
1079         off_t page_off;
1080         unsigned long first_idx, last_idx;
1081         size_t copy_amt;
1082         char *buf_end;
1083
1084         /* Consider pushing some error checking higher in the VFS */
1085         if (!count)
1086                 return 0;
1087         if (*offset == file->f_dentry->d_inode->i_size)
1088                 return 0; /* EOF */
1089         /* Make sure we don't go past the end of the file */
1090         if (*offset + count > file->f_dentry->d_inode->i_size) {
1091                 count = file->f_dentry->d_inode->i_size - *offset;
1092         }
1093         page_off = *offset & (PGSIZE - 1);
1094         first_idx = *offset >> PGSHIFT;
1095         last_idx = (*offset + count) >> PGSHIFT;
1096         buf_end = buf + count;
1097         /* For each file page, make sure it's in the page cache, then copy it out.
1098          * TODO: will probably need to consider concurrently truncated files here.*/
1099         for (int i = first_idx; i <= last_idx; i++) {
1100                 error = file_load_page(file, i, &page);
1101                 assert(!error); /* TODO: handle ENOMEM and friends */
1102                 copy_amt = MIN(PGSIZE - page_off, buf_end - buf);
1103                 /* TODO: (UMEM) think about this.  if it's a user buffer, we're relying
1104                  * on current to detect whose it is (which should work for async calls).
1105                  * Also, need to propagate errors properly...  Probably should do a
1106                  * user_mem_check, then free, and also to make a distinction between
1107                  * when the kernel wants a read/write (TODO: KFOP) */
1108                 if (current) {
1109                         memcpy_to_user(current, buf, page2kva(page) + page_off, copy_amt);
1110                 } else {
1111                         memcpy(buf, page2kva(page) + page_off, copy_amt);
1112                 }
1113                 buf += copy_amt;
1114                 page_off = 0;
1115                 page_decref(page);      /* it's still in the cache, we just don't need it */
1116         }
1117         assert(buf == buf_end);
1118         *offset += count;
1119         return count;
1120 }
1121
1122 /* Write count bytes from buf to the file, starting at *offset, which is increased
1123  * accordingly, returning the number of bytes transfered.  Most filesystems will
1124  * use this function for their f_op->write.  Note, this uses the page cache.
1125  * Changes don't get flushed to disc til there is an fsync, page cache eviction,
1126  * or other means of trying to writeback the pages. */
1127 ssize_t generic_file_write(struct file *file, const char *buf, size_t count,
1128                            off_t *offset)
1129 {
1130         struct page *page;
1131         int error;
1132         off_t page_off;
1133         unsigned long first_idx, last_idx;
1134         size_t copy_amt;
1135         const char *buf_end;
1136
1137         /* Consider pushing some error checking higher in the VFS */
1138         if (!count)
1139                 return 0;
1140         /* Extend the file.  Should put more checks in here, and maybe do this per
1141          * page in the for loop below. */
1142         if (*offset + count > file->f_dentry->d_inode->i_size)
1143                 file->f_dentry->d_inode->i_size = *offset + count;
1144         page_off = *offset & (PGSIZE - 1);
1145         first_idx = *offset >> PGSHIFT;
1146         last_idx = (*offset + count) >> PGSHIFT;
1147         buf_end = buf + count;
1148         /* For each file page, make sure it's in the page cache, then write it.*/
1149         for (int i = first_idx; i <= last_idx; i++) {
1150                 error = file_load_page(file, i, &page);
1151                 assert(!error); /* TODO: handle ENOMEM and friends */
1152                 copy_amt = MIN(PGSIZE - page_off, buf_end - buf);
1153                 /* TODO: (UMEM) (KFOP) think about this.  if it's a user buffer, we're
1154                  * relying on current to detect whose it is (which should work for async
1155                  * calls). */
1156                 if (current) {
1157                         memcpy_from_user(current, page2kva(page) + page_off, buf, copy_amt);
1158                 } else {
1159                         memcpy(page2kva(page) + page_off, buf, copy_amt);
1160                 }
1161                 buf += copy_amt;
1162                 page_off = 0;
1163                 page_decref(page);      /* it's still in the cache, we just don't need it */
1164         }
1165         assert(buf == buf_end);
1166         *offset += count;
1167         return count;
1168 }
1169
1170 /* Directories usually use this for their read method, which is the way glibc
1171  * currently expects us to do a readdir (short of doing linux's getdents).  Will
1172  * probably need work, based on whatever real programs want. */
1173 ssize_t generic_dir_read(struct file *file, char *u_buf, size_t count,
1174                          off_t *offset)
1175 {
1176         struct kdirent dir_r = {0}, *dirent = &dir_r;
1177         int retval = 1;
1178         size_t amt_copied = 0;
1179         char *buf_end = u_buf + count;
1180
1181         if (!S_ISDIR(file->f_dentry->d_inode->i_mode)) {
1182                 set_errno(ENOTDIR);
1183                 return -1;
1184         }
1185         if (!count)
1186                 return 0;
1187         /* start readdir from where it left off: */
1188         dirent->d_off = *offset;
1189         for (; (u_buf < buf_end) && (retval == 1); u_buf += sizeof(struct kdirent)){
1190                 /* TODO: UMEM/KFOP (pin the u_buf in the syscall, ditch the local copy,
1191                  * get rid of this memcpy and reliance on current, etc).  Might be
1192                  * tricky with the dirent->d_off and trust issues */
1193                 retval = file->f_op->readdir(file, dirent);
1194                 if (retval < 0) {
1195                         set_errno(-retval);
1196                         break;
1197                 }
1198                 /* Slight info exposure: could be extra crap after the name in the
1199                  * dirent (like the name of a deleted file) */
1200                 if (current) {
1201                         memcpy_to_user(current, u_buf, dirent, sizeof(struct dirent));
1202                 } else {
1203                         memcpy(u_buf, dirent, sizeof(struct dirent));
1204                 }
1205                 amt_copied += sizeof(struct dirent);
1206         }
1207         /* Next time read is called, we pick up where we left off */
1208         *offset = dirent->d_off;        /* UMEM */
1209         /* important to tell them how much they got.  they often keep going til they
1210          * get 0 back (in the case of ls).  it's also how much has been read, but it
1211          * isn't how much the f_pos has moved (which is opaque to the VFS). */
1212         return amt_copied;
1213 }
1214
1215 /* Opens the file, using permissions from current for lack of a better option.
1216  * It will attempt to create the file if it does not exist and O_CREAT is
1217  * specified.  This will return 0 on failure, and set errno.  TODO: There's some
1218  * stuff that we don't do, esp related file truncating/creation.  flags are for
1219  * opening, the mode is for creating.  The flags related to how to create
1220  * (O_CREAT_FLAGS) are handled in this function, not in create_file().
1221  *
1222  * It's tempting to split this into a do_file_create and a do_file_open, based
1223  * on the O_CREAT flag, but the O_CREAT flag can be ignored if the file exists
1224  * already and O_EXCL isn't specified.  We could have open call create if it
1225  * fails, but for now we'll keep it as is. */
1226 struct file *do_file_open(char *path, int flags, int mode)
1227 {
1228         struct file *file = 0;
1229         struct dentry *file_d;
1230         struct inode *parent_i;
1231         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1232         int error;
1233
1234         /* The file might exist, lets try to just open it right away */
1235         nd->intent = LOOKUP_OPEN;
1236         error = path_lookup(path, LOOKUP_FOLLOW, nd);
1237         if (!error) {
1238                 /* Still need to make sure we didn't want to O_EXCL create */
1239                 if ((flags & O_CREAT) && (flags & O_EXCL)) {
1240                         set_errno(EEXIST);
1241                         goto out_path_only;
1242                 }
1243                 file_d = nd->dentry;
1244                 kref_get(&file_d->d_kref, 1);
1245                 goto open_the_file;
1246         }
1247         /* So it didn't already exist, release the path from the previous lookup,
1248          * and then we try to create it. */
1249         path_release(nd);       
1250         /* get the parent, following links.  this means you get the parent of the
1251          * final link (which may not be in 'path' in the first place. */
1252         nd->intent = LOOKUP_CREATE;
1253         error = path_lookup(path, LOOKUP_PARENT | LOOKUP_FOLLOW, nd);
1254         if (error) {
1255                 set_errno(-error);
1256                 goto out_path_only;
1257         }
1258         /* see if the target is there (shouldn't be), and handle accordingly */
1259         file_d = do_lookup(nd->dentry, nd->last.name); 
1260         if (!file_d) {
1261                 if (!(flags & O_CREAT)) {
1262                         set_errno(ENOENT);
1263                         goto out_path_only;
1264                 }
1265                 /* Create the inode/file.  get a fresh dentry too: */
1266                 file_d = get_dentry(nd->dentry->d_sb, nd->dentry, nd->last.name);
1267                 parent_i = nd->dentry->d_inode;
1268                 /* Note that the mode technically should only apply to future opens,
1269                  * but we apply it immediately. */
1270                 if (create_file(parent_i, file_d, mode))        /* sets errno */
1271                         goto out_file_d;
1272                 dcache_put(file_d->d_sb, file_d);
1273         } else {        /* something already exists */
1274                 /* this can happen due to concurrent access, but needs to be thought
1275                  * through */
1276                 panic("File shouldn't be here!");
1277                 if ((flags & O_CREAT) && (flags & O_EXCL)) {
1278                         /* wanted to create, not open, bail out */
1279                         set_errno(EEXIST);
1280                         goto out_file_d;
1281                 }
1282         }
1283 open_the_file:
1284         /* now open the file (freshly created or if it already existed).  At this
1285          * point, file_d is a refcnt'd dentry, regardless of which branch we took.*/
1286         if (flags & O_TRUNC)
1287                 warn("File truncation not supported yet.");
1288         file = dentry_open(file_d, flags);                              /* sets errno */
1289         /* Note the fall through to the exit paths.  File is 0 by default and if
1290          * dentry_open fails. */
1291 out_file_d:
1292         kref_put(&file_d->d_kref);
1293 out_path_only:
1294         path_release(nd);
1295         return file;
1296 }
1297
1298 /* Path is the location of the symlink, sometimes called the "new path", and
1299  * symname is who we link to, sometimes called the "old path". */
1300 int do_symlink(char *path, const char *symname, int mode)
1301 {
1302         struct dentry *sym_d;
1303         struct inode *parent_i;
1304         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1305         int error;
1306         int retval = -1;
1307
1308         nd->intent = LOOKUP_CREATE;
1309         /* get the parent, but don't follow links */
1310         error = path_lookup(path, LOOKUP_PARENT, nd);
1311         if (error) {
1312                 set_errno(-error);
1313                 goto out_path_only;
1314         }
1315         /* see if the target is already there, handle accordingly */
1316         sym_d = do_lookup(nd->dentry, nd->last.name); 
1317         if (sym_d) {
1318                 set_errno(EEXIST);
1319                 goto out_sym_d;
1320         }
1321         /* Doesn't already exist, let's try to make it: */
1322         sym_d = get_dentry(nd->dentry->d_sb, nd->dentry, nd->last.name);
1323         if (!sym_d) {
1324                 set_errno(ENOMEM);
1325                 goto out_path_only;
1326         }
1327         parent_i = nd->dentry->d_inode;
1328         if (create_symlink(parent_i, sym_d, symname, mode))
1329                 goto out_sym_d;
1330         dcache_put(sym_d->d_sb, sym_d);
1331         retval = 0;                             /* Note the fall through to the exit paths */
1332 out_sym_d:
1333         kref_put(&sym_d->d_kref);
1334 out_path_only:
1335         path_release(nd);
1336         return retval;
1337 }
1338
1339 /* Makes a hard link for the file behind old_path to new_path */
1340 int do_link(char *old_path, char *new_path)
1341 {
1342         struct dentry *link_d, *old_d;
1343         struct inode *inode, *parent_dir;
1344         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1345         int error;
1346         int retval = -1;
1347
1348         nd->intent = LOOKUP_CREATE;
1349         /* get the absolute parent of the new_path */
1350         error = path_lookup(new_path, LOOKUP_PARENT | LOOKUP_FOLLOW, nd);
1351         if (error) {
1352                 set_errno(-error);
1353                 goto out_path_only;
1354         }
1355         parent_dir = nd->dentry->d_inode;
1356         /* see if the new target is already there, handle accordingly */
1357         link_d = do_lookup(nd->dentry, nd->last.name); 
1358         if (link_d) {
1359                 set_errno(EEXIST);
1360                 goto out_link_d;
1361         }
1362         /* Doesn't already exist, let's try to make it.  Still need to stitch it to
1363          * an inode and set its FS-specific stuff after this.*/
1364         link_d = get_dentry(nd->dentry->d_sb, nd->dentry, nd->last.name);
1365         if (!link_d) {
1366                 set_errno(ENOMEM);
1367                 goto out_path_only;
1368         }
1369         /* Now let's get the old_path target */
1370         old_d = lookup_dentry(old_path, LOOKUP_FOLLOW);
1371         if (!old_d)                                     /* errno set by lookup_dentry */
1372                 goto out_link_d;
1373         /* For now, can only link to files */
1374         if (!S_ISREG(old_d->d_inode->i_mode)) {
1375                 set_errno(EPERM);
1376                 goto out_both_ds;
1377         }
1378         /* Must be on the same FS */
1379         if (old_d->d_sb != link_d->d_sb) {
1380                 set_errno(EXDEV);
1381                 goto out_both_ds;
1382         }
1383         /* Do whatever FS specific stuff there is first (which is also a chance to
1384          * bail out). */
1385         error = parent_dir->i_op->link(old_d, parent_dir, link_d);
1386         if (error) {
1387                 set_errno(-error);
1388                 goto out_both_ds;
1389         }
1390         /* Finally stitch it up */
1391         inode = old_d->d_inode;
1392         kref_get(&inode->i_kref, 1);
1393         link_d->d_inode = inode;
1394         inode->i_nlink++;
1395         TAILQ_INSERT_TAIL(&inode->i_dentry, link_d, d_alias);   /* weak ref */
1396         dcache_put(link_d->d_sb, link_d);
1397         retval = 0;                             /* Note the fall through to the exit paths */
1398 out_both_ds:
1399         kref_put(&old_d->d_kref);
1400 out_link_d:
1401         kref_put(&link_d->d_kref);
1402 out_path_only:
1403         path_release(nd);
1404         return retval;
1405 }
1406
1407 /* Unlinks path from the directory tree.  Read the Documentation for more info.
1408  */
1409 int do_unlink(char *path)
1410 {
1411         struct dentry *dentry;
1412         struct inode *parent_dir;
1413         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1414         int error;
1415         int retval = -1;
1416
1417         /* get the parent of the target, and don't follow a final link */
1418         error = path_lookup(path, LOOKUP_PARENT, nd);
1419         if (error) {
1420                 set_errno(-error);
1421                 goto out_path_only;
1422         }
1423         parent_dir = nd->dentry->d_inode;
1424         /* make sure the target is there */
1425         dentry = do_lookup(nd->dentry, nd->last.name); 
1426         if (!dentry) {
1427                 set_errno(ENOENT);
1428                 goto out_path_only;
1429         }
1430         /* Make sure the target is not a directory */
1431         if (S_ISDIR(dentry->d_inode->i_mode)) {
1432                 set_errno(EISDIR);
1433                 goto out_dentry;
1434         }
1435         /* Remove the dentry from its parent */
1436         error = parent_dir->i_op->unlink(parent_dir, dentry);
1437         if (error) {
1438                 set_errno(-error);
1439                 goto out_dentry;
1440         }
1441         /* Now that our parent doesn't track us, we need to make sure we aren't
1442          * findable via the dentry cache.  DYING, so we will be freed in
1443          * dentry_release() */
1444         dentry->d_flags |= DENTRY_DYING;
1445         dcache_remove(dentry->d_sb, dentry);
1446         dentry->d_inode->i_nlink--;     /* TODO: race here, esp with a decref */
1447         /* At this point, the dentry is unlinked from the FS, and the inode has one
1448          * less link.  When the in-memory objects (dentry, inode) are going to be
1449          * released (after all open files are closed, and maybe after entries are
1450          * evicted from the cache), then nlinks will get checked and the FS-file
1451          * will get removed from the disk */
1452         retval = 0;                             /* Note the fall through to the exit paths */
1453 out_dentry:
1454         kref_put(&dentry->d_kref);
1455 out_path_only:
1456         path_release(nd);
1457         return retval;
1458 }
1459
1460 /* Checks to see if path can be accessed via mode.  Need to actually send the
1461  * mode along somehow, so this doesn't do much now.  This is an example of
1462  * decent error propagation from the lower levels via int retvals. */
1463 int do_access(char *path, int mode)
1464 {
1465         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1466         int retval = 0;
1467         nd->intent = LOOKUP_ACCESS;
1468         retval = path_lookup(path, 0, nd);
1469         path_release(nd);       
1470         return retval;
1471 }
1472
1473 int do_chmod(char *path, int mode)
1474 {
1475         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1476         int retval = 0;
1477         retval = path_lookup(path, 0, nd);
1478         if (!retval) {
1479                 #if 0
1480                 /* TODO: when we have notions of uid, check for the proc's uid */
1481                 if (nd->dentry->d_inode->i_uid != UID_OF_ME)
1482                         retval = -EPERM;
1483                 else
1484                 #endif
1485                         nd->dentry->d_inode->i_mode |= mode & S_PMASK;
1486         }
1487         path_release(nd);       
1488         return retval;
1489 }
1490
1491 /* Make a directory at path with mode.  Returns -1 and sets errno on errors */
1492 int do_mkdir(char *path, int mode)
1493 {
1494         struct dentry *dentry;
1495         struct inode *parent_i;
1496         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1497         int error;
1498         int retval = -1;
1499
1500         nd->intent = LOOKUP_CREATE;
1501         /* get the parent, but don't follow links */
1502         error = path_lookup(path, LOOKUP_PARENT, nd);
1503         if (error) {
1504                 set_errno(-error);
1505                 goto out_path_only;
1506         }
1507         /* see if the target is already there, handle accordingly */
1508         dentry = do_lookup(nd->dentry, nd->last.name); 
1509         if (dentry) {
1510                 set_errno(EEXIST);
1511                 goto out_dentry;
1512         }
1513         /* Doesn't already exist, let's try to make it: */
1514         dentry = get_dentry(nd->dentry->d_sb, nd->dentry, nd->last.name);
1515         if (!dentry) {
1516                 set_errno(ENOMEM);
1517                 goto out_path_only;
1518         }
1519         parent_i = nd->dentry->d_inode;
1520         if (create_dir(parent_i, dentry, mode))
1521                 goto out_dentry;
1522         dcache_put(dentry->d_sb, dentry);
1523         retval = 0;                             /* Note the fall through to the exit paths */
1524 out_dentry:
1525         kref_put(&dentry->d_kref);
1526 out_path_only:
1527         path_release(nd);
1528         return retval;
1529 }
1530
1531 int do_rmdir(char *path)
1532 {
1533         struct dentry *dentry;
1534         struct inode *parent_i;
1535         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1536         int error;
1537         int retval = -1;
1538
1539         /* get the parent, following links (probably want this), and we must get a
1540          * directory.  Note, current versions of path_lookup can't handle both
1541          * PARENT and DIRECTORY, at least, it doesn't check that *path is a
1542          * directory. */
1543         error = path_lookup(path, LOOKUP_PARENT | LOOKUP_FOLLOW | LOOKUP_DIRECTORY,
1544                             nd);
1545         if (error) {
1546                 set_errno(-error);
1547                 goto out_path_only;
1548         }
1549         /* make sure the target is already there, handle accordingly */
1550         dentry = do_lookup(nd->dentry, nd->last.name); 
1551         if (!dentry) {
1552                 set_errno(ENOENT);
1553                 goto out_path_only;
1554         }
1555         if (!S_ISDIR(dentry->d_inode->i_mode)) {
1556                 set_errno(ENOTDIR);
1557                 goto out_dentry;
1558         }
1559         /* TODO: make sure we aren't a mount or processes root (EBUSY) */
1560         /* Now for the removal.  the FSs will check if they are empty */
1561         parent_i = nd->dentry->d_inode;
1562         error = parent_i->i_op->rmdir(parent_i, dentry);
1563         if (error < 0) {
1564                 set_errno(-error);
1565                 goto out_dentry;
1566         }
1567         /* Now that our parent doesn't track us, we need to make sure we aren't
1568          * findable via the dentry cache.  DYING, so we will be freed in
1569          * dentry_release() */
1570         dentry->d_flags |= DENTRY_DYING;
1571         dcache_remove(dentry->d_sb, dentry);
1572         /* Decref ourselves, so inode_release() knows we are done */
1573         dentry->d_inode->i_nlink--;
1574         TAILQ_REMOVE(&nd->dentry->d_subdirs, dentry, d_subdirs_link);
1575         parent_i->i_nlink--;            /* TODO: race on this, esp since its a decref */
1576         /* we still have d_parent and a kref on our parent, which will go away when
1577          * the in-memory dentry object goes away. */
1578         retval = 0;                             /* Note the fall through to the exit paths */
1579 out_dentry:
1580         kref_put(&dentry->d_kref);
1581 out_path_only:
1582         path_release(nd);
1583         return retval;
1584 }
1585
1586 /* Opens and returns the file specified by dentry */
1587 struct file *dentry_open(struct dentry *dentry, int flags)
1588 {
1589         struct inode *inode;
1590         int desired_mode;
1591         struct file *file = kmem_cache_alloc(file_kcache, 0);
1592         if (!file) {
1593                 set_errno(ENOMEM);
1594                 return 0;
1595         }
1596         inode = dentry->d_inode;
1597         /* Do the mode first, since we can still error out.  f_mode stores how the
1598          * OS file is open, which can be more restrictive than the i_mode */
1599         switch (flags & (O_RDONLY | O_WRONLY | O_RDWR)) {
1600                 case O_RDONLY:
1601                         desired_mode = S_IRUSR;
1602                         break;
1603                 case O_WRONLY:
1604                         desired_mode = S_IWUSR;
1605                         break;
1606                 case O_RDWR:
1607                         desired_mode = S_IRUSR | S_IWUSR;
1608                         break;
1609                 default:
1610                         goto error_access;
1611         }
1612         if (check_perms(inode, desired_mode))
1613                 goto error_access;
1614         file->f_mode = desired_mode;
1615         /* one for the ref passed out, and *none* for the sb TAILQ */
1616         kref_init(&file->f_kref, file_release, 1);
1617         /* Add to the list of all files of this SB */
1618         TAILQ_INSERT_TAIL(&inode->i_sb->s_files, file, f_list);
1619         kref_get(&dentry->d_kref, 1);
1620         file->f_dentry = dentry;
1621         kref_get(&inode->i_sb->s_mount->mnt_kref, 1);
1622         file->f_vfsmnt = inode->i_sb->s_mount;          /* saving a ref to the vmnt...*/
1623         file->f_op = inode->i_fop;
1624         /* Don't store open mode or creation flags */
1625         file->f_flags = flags & ~(O_ACCMODE | O_CREAT_FLAGS);
1626         file->f_pos = 0;
1627         file->f_uid = inode->i_uid;
1628         file->f_gid = inode->i_gid;
1629         file->f_error = 0;
1630 //      struct event_poll_tailq         f_ep_links;
1631         spinlock_init(&file->f_ep_lock);
1632         file->f_fs_info = 0;                                            /* prob overriden by the fs */
1633         file->f_mapping = inode->i_mapping;
1634         file->f_op->open(inode, file);
1635         return file;
1636 error_access:
1637         set_errno(EACCES);
1638         kmem_cache_free(file_kcache, file);
1639         return 0;
1640 }
1641
1642 /* Closes a file, fsync, whatever else is necessary.  Called when the kref hits
1643  * 0.  Note that the file is not refcounted on the s_files list, nor is the
1644  * f_mapping refcounted (it is pinned by the i_mapping). */
1645 void file_release(struct kref *kref)
1646 {
1647         struct file *file = container_of(kref, struct file, f_kref);
1648
1649         struct super_block *sb = file->f_dentry->d_sb;
1650         spin_lock(&sb->s_lock);
1651         TAILQ_REMOVE(&sb->s_files, file, f_list);
1652         spin_unlock(&sb->s_lock);
1653
1654         /* TODO: fsync (BLK).  also, we may want to parallelize the blocking that
1655          * could happen in here (spawn kernel threads)... */
1656         file->f_op->release(file->f_dentry->d_inode, file);
1657         /* Clean up the other refs we hold */
1658         kref_put(&file->f_dentry->d_kref);
1659         kref_put(&file->f_vfsmnt->mnt_kref);
1660         kmem_cache_free(file_kcache, file);
1661 }
1662
1663 /* Page cache functions */
1664
1665 /* Looks up the index'th page in the page map, returning an incref'd reference,
1666  * or 0 if it was not in the map. */
1667 struct page *pm_find_page(struct page_map *pm, unsigned long index)
1668 {
1669         spin_lock(&pm->pm_tree_lock);
1670         struct page *page = (struct page*)radix_lookup(&pm->pm_tree, index);
1671         if (page)
1672                 page_incref(page);
1673         spin_unlock(&pm->pm_tree_lock);
1674         return page;
1675 }
1676
1677 /* Attempts to insert the page into the page_map, returns 0 for success, or an
1678  * error code if there was one already (EEXIST) or we ran out of memory
1679  * (ENOMEM).  On success, this will preemptively lock the page, and will also
1680  * store a reference to the page in the pm. */
1681 int pm_insert_page(struct page_map *pm, unsigned long index, struct page *page)
1682 {
1683         int error = 0;
1684         spin_lock(&pm->pm_tree_lock);
1685         error = radix_insert(&pm->pm_tree, index, page);
1686         if (!error) {
1687                 page_incref(page);
1688                 page->pg_flags |= PG_LOCKED;
1689                 page->pg_mapping = pm;
1690                 page->pg_index = index;
1691                 pm->pm_num_pages++;
1692         }
1693         spin_unlock(&pm->pm_tree_lock);
1694         return error;
1695 }
1696
1697 /* Removes the page, including its reference.  Not sure yet what interface we
1698  * want to this (pm and index or page), and this has never been used.  There are
1699  * also issues with when you want to call this, since a page in the cache may be
1700  * mmap'd by someone else. */
1701 int pm_remove_page(struct page_map *pm, struct page *page)
1702 {
1703         void *retval;
1704         warn("pm_remove_page() hasn't been thought through or tested.");
1705         spin_lock(&pm->pm_tree_lock);
1706         retval = radix_delete(&pm->pm_tree, page->pg_index);
1707         spin_unlock(&pm->pm_tree_lock);
1708         assert(retval == (void*)page);
1709         page_decref(page);
1710         page->pg_mapping = 0;
1711         page->pg_index = 0;
1712         pm->pm_num_pages--;
1713         return 0;
1714 }
1715
1716 /* Makes sure the index'th page from file is loaded in the page cache and
1717  * returns its location via **pp.  Note this will give you a refcnt'd reference.
1718  * This may block! TODO: (BLK) */
1719 int file_load_page(struct file *file, unsigned long index, struct page **pp)
1720 {
1721         struct page_map *pm = file->f_mapping;
1722         struct page *page;
1723         int error;
1724         bool page_was_mapped = TRUE;
1725
1726         page = pm_find_page(pm, index);
1727         while (!page) {
1728                 /* kpage_alloc, since we want the page to persist after the proc
1729                  * dies (can be used by others, until the inode shuts down). */
1730                 if (kpage_alloc(&page))
1731                         return -ENOMEM;
1732                 /* might want to initialize other things, perhaps in page_alloc() */
1733                 page->pg_flags = 0;
1734                 error = pm_insert_page(pm, index, page);
1735                 switch (error) {
1736                         case 0:
1737                                 page_was_mapped = FALSE;
1738                                 break;
1739                         case -EEXIST:
1740                                 /* the page was mapped already (benign race), just get rid of
1741                                  * our page and try again (the only case that uses the while) */
1742                                 page_decref(page);
1743                                 page = pm_find_page(pm, index);
1744                                 break;
1745                         default:
1746                                 /* something is wrong, bail out! */
1747                                 page_decref(page);
1748                                 return error;
1749                 }
1750         }
1751         *pp = page;
1752         /* if the page was in the map, we need to do some checks, and might have to
1753          * read in the page later.  If the page was freshly inserted to the pm by
1754          * us, we skip this since we are the one doing the readpage(). */
1755         if (page_was_mapped) {
1756                 /* is it already here and up to date?  if so, we're done */
1757                 if (page->pg_flags & PG_UPTODATE)
1758                         return 0;
1759                 /* if not, try to lock the page (could BLOCK) */
1760                 lock_page(page);
1761                 /* we got it, is our page still in the cache?  check the mapping.  if
1762                  * not, start over, perhaps with EAGAIN and outside support */
1763                 if (!page->pg_mapping)
1764                         panic("Page is not in the mapping!  Haven't implemented this!");
1765                 /* double check, are we up to date?  if so, we're done */
1766                 if (page->pg_flags & PG_UPTODATE) {
1767                         unlock_page(page);
1768                         return 0;
1769                 }
1770         }
1771         /* if we're here, the page is locked by us, and it needs to be read in */
1772         assert(page->pg_mapping == pm);
1773         error = pm->pm_op->readpage(file, page);
1774         assert(!error);
1775         /* Try to sleep on the IO.  The page will be unlocked when the IO is done */
1776         lock_page(page);
1777         unlock_page(page);
1778         assert(page->pg_flags & PG_UPTODATE);
1779         return 0;
1780 }
1781
1782 /* Process-related File management functions */
1783
1784 /* Given any FD, get the appropriate file, 0 o/w */
1785 struct file *get_file_from_fd(struct files_struct *open_files, int file_desc)
1786 {
1787         struct file *retval = 0;
1788         if (file_desc < 0)
1789                 return 0;
1790         spin_lock(&open_files->lock);
1791         if (file_desc < open_files->max_fdset) {
1792                 if (GET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, file_desc)) {
1793                         /* while max_files and max_fdset might not line up, we should never
1794                          * have a valid fdset higher than files */
1795                         assert(file_desc < open_files->max_files);
1796                         retval = open_files->fd[file_desc];
1797                         assert(retval);
1798                         kref_get(&retval->f_kref, 1);
1799                 }
1800         }
1801         spin_unlock(&open_files->lock);
1802         return retval;
1803 }
1804
1805 /* Remove FD from the open files, if it was there, and return f.  Currently,
1806  * this decref's f, so the return value is not consumable or even usable.  This
1807  * hasn't been thought through yet. */
1808 struct file *put_file_from_fd(struct files_struct *open_files, int file_desc)
1809 {
1810         struct file *file = 0;
1811         if (file_desc < 0)
1812                 return 0;
1813         spin_lock(&open_files->lock);
1814         if (file_desc < open_files->max_fdset) {
1815                 if (GET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, file_desc)) {
1816                         /* while max_files and max_fdset might not line up, we should never
1817                          * have a valid fdset higher than files */
1818                         assert(file_desc < open_files->max_files);
1819                         file = open_files->fd[file_desc];
1820                         open_files->fd[file_desc] = 0;
1821                         assert(file);
1822                         kref_put(&file->f_kref);
1823                         CLR_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, file_desc);
1824                 }
1825         }
1826         spin_unlock(&open_files->lock);
1827         return file;
1828 }
1829
1830 /* Inserts the file in the files_struct, returning the corresponding new file
1831  * descriptor, or an error code.  We start looking for open fds from low_fd. */
1832 int insert_file(struct files_struct *open_files, struct file *file, int low_fd)
1833 {
1834         int slot = -1;
1835         if ((low_fd < 0) || (low_fd > NR_FILE_DESC_MAX))
1836                 return -EINVAL;
1837         spin_lock(&open_files->lock);
1838         for (int i = low_fd; i < open_files->max_fdset; i++) {
1839                 if (GET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, i))
1840                         continue;
1841                 slot = i;
1842                 SET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, slot);
1843                 assert(slot < open_files->max_files && open_files->fd[slot] == 0);
1844                 kref_get(&file->f_kref, 1);
1845                 open_files->fd[slot] = file;
1846                 if (slot >= open_files->next_fd)
1847                         open_files->next_fd = slot + 1;
1848                 break;
1849         }
1850         if (slot == -1) /* should expand the FD array and fd_set */
1851                 warn("Ran out of file descriptors, deal with me!");
1852         spin_unlock(&open_files->lock);
1853         return slot;
1854 }
1855
1856 /* Closes all open files.  Mostly just a "put" for all files.  If cloexec, it
1857  * will only close files that are opened with O_CLOEXEC. */
1858 void close_all_files(struct files_struct *open_files, bool cloexec)
1859 {
1860         struct file *file;
1861         spin_lock(&open_files->lock);
1862         for (int i = 0; i < open_files->max_fdset; i++) {
1863                 if (GET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, i)) {
1864                         /* while max_files and max_fdset might not line up, we should never
1865                          * have a valid fdset higher than files */
1866                         assert(i < open_files->max_files);
1867                         file = open_files->fd[i];
1868                         if (cloexec && !(file->f_flags & O_CLOEXEC))
1869                                 continue;
1870                         /* Actually close the file */
1871                         open_files->fd[i] = 0;
1872                         assert(file);
1873                         kref_put(&file->f_kref);
1874                         CLR_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, i);
1875                 }
1876         }
1877         spin_unlock(&open_files->lock);
1878 }
1879
1880 /* Inserts all of the files from src into dst, used by sys_fork(). */
1881 void clone_files(struct files_struct *src, struct files_struct *dst)
1882 {
1883         struct file *file;
1884         spin_lock(&src->lock);
1885         spin_lock(&dst->lock);
1886         for (int i = 0; i < src->max_fdset; i++) {
1887                 if (GET_BITMASK_BIT(src->open_fds->fds_bits, i)) {
1888                         /* while max_files and max_fdset might not line up, we should never
1889                          * have a valid fdset higher than files */
1890                         assert(i < src->max_files);
1891                         file = src->fd[i];
1892                         assert(i < dst->max_files && dst->fd[i] == 0);
1893                         SET_BITMASK_BIT(dst->open_fds->fds_bits, i);
1894                         dst->fd[i] = file;
1895                         assert(file);
1896                         kref_get(&file->f_kref, 1);
1897                         if (i >= dst->next_fd)
1898                                 dst->next_fd = i + 1;
1899                 }
1900         }
1901         spin_unlock(&dst->lock);
1902         spin_unlock(&src->lock);
1903 }
1904
1905 /* Change the working directory of the given fs env (one per process, at this
1906  * point).  Returns 0 for success, -ERROR for whatever error. */
1907 int do_chdir(struct fs_struct *fs_env, char *path)
1908 {
1909         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1910         int retval;
1911         retval = path_lookup(path, LOOKUP_DIRECTORY, nd);
1912         if (!retval) {
1913                 /* nd->dentry is the place we want our PWD to be */
1914                 kref_get(&nd->dentry->d_kref, 1);
1915                 kref_put(&fs_env->pwd->d_kref);
1916                 fs_env->pwd = nd->dentry;
1917         }
1918         path_release(nd);
1919         return retval;
1920 }
1921
1922 /* Returns a null-terminated string of up to length cwd_l containing the
1923  * absolute path of fs_env, (up to fs_env's root).  Be sure to kfree the char*
1924  * "kfree_this" when you are done with it.  We do this since it's easier to
1925  * build this string going backwards.  Note cwd_l is not a strlen, it's an
1926  * absolute size. */
1927 char *do_getcwd(struct fs_struct *fs_env, char **kfree_this, size_t cwd_l)
1928 {
1929         struct dentry *dentry = fs_env->pwd;
1930         size_t link_len;
1931         char *path_start, *kbuf;
1932
1933         if (cwd_l < 2) {
1934                 set_errno(ERANGE);
1935                 return 0;
1936         }
1937         kbuf = kmalloc(cwd_l, 0);
1938         if (!kbuf) {
1939                 set_errno(ENOMEM);
1940                 return 0;
1941         }
1942         *kfree_this = kbuf;
1943         kbuf[cwd_l - 1] = '\0';
1944         kbuf[cwd_l - 2] = '/';
1945         /* for each dentry in the path, all the way back to the root of fs_env, we
1946          * grab the dentry name, push path_start back enough, and write in the name,
1947          * using /'s to terminate.  We skip the root, since we don't want it's
1948          * actual name, just "/", which is set before each loop. */
1949         path_start = kbuf + cwd_l - 2;  /* the last byte written */
1950         while (dentry != fs_env->root) {
1951                 link_len = dentry->d_name.len;          /* this does not count the \0 */
1952                 if (path_start - (link_len + 2) < kbuf) {
1953                         kfree(kbuf);
1954                         set_errno(ERANGE);
1955                         return 0;
1956                 }
1957                 path_start -= link_len + 1;     /* the 1 is for the \0 */
1958                 strncpy(path_start, dentry->d_name.name, link_len);
1959                 path_start--;
1960                 *path_start = '/';
1961                 dentry = dentry->d_parent;      
1962         }
1963         return path_start;
1964 }
1965
1966 static void print_dir(struct dentry *dentry, char *buf, int depth)
1967 {
1968         struct dentry *child_d;
1969         struct dirent next = {0};
1970         struct file *dir;
1971         int retval;
1972
1973         if (!S_ISDIR(dentry->d_inode->i_mode)) {
1974                 warn("Thought this was only directories!!");
1975                 return;
1976         }
1977         /* Print this dentry */
1978         printk("%s%s/ nlink: %d\n", buf, dentry->d_name.name,
1979                dentry->d_inode->i_nlink);
1980         if (dentry->d_mount_point) {
1981                 dentry = dentry->d_mounted_fs->mnt_root;
1982         }
1983         if (depth >= 32)
1984                 return;
1985         /* Set buffer for our kids */
1986         buf[depth] = '\t';
1987         dir = dentry_open(dentry, 0);
1988         if (!dir)
1989                 panic("Filesystem seems inconsistent - unable to open a dir!");
1990         /* Process every child, recursing on directories */
1991         while (1) {
1992                 retval = dir->f_op->readdir(dir, &next);
1993                 if (retval >= 0) {
1994                         /* Skip .., ., and empty entries */
1995                         if (!strcmp("..", next.d_name) || !strcmp(".", next.d_name) ||
1996                             next.d_ino == 0)
1997                                 goto loop_next;
1998                         /* there is an entry, now get its dentry */
1999                         child_d = do_lookup(dentry, next.d_name);
2000                         if (!child_d)
2001                                 panic("Inconsistent FS, dirent doesn't have a dentry!");
2002                         /* Recurse for directories, or just print the name for others */
2003                         switch (child_d->d_inode->i_mode & __S_IFMT) {
2004                                 case (__S_IFDIR):
2005                                         print_dir(child_d, buf, depth + 1);
2006                                         break;
2007                                 case (__S_IFREG):
2008                                         printk("%s%s size(B): %d nlink: %d\n", buf, next.d_name,
2009                                                child_d->d_inode->i_size, child_d->d_inode->i_nlink);
2010                                         break;
2011                                 case (__S_IFLNK):
2012                                         printk("%s%s -> %s\n", buf, next.d_name,
2013                                                child_d->d_inode->i_op->readlink(child_d));
2014                                         break;
2015                                 case (__S_IFCHR):
2016                                         printk("%s%s (char device) nlink: %d\n", buf, next.d_name,
2017                                                child_d->d_inode->i_nlink);
2018                                         break;
2019                                 case (__S_IFBLK):
2020                                         printk("%s%s (block device) nlink: %d\n", buf, next.d_name,
2021                                                child_d->d_inode->i_nlink);
2022                                         break;
2023                                 default:
2024                                         warn("Look around you!  Unknown filetype!");
2025                         }
2026                         kref_put(&child_d->d_kref);     
2027                 }
2028 loop_next:
2029                 if (retval <= 0)
2030                         break;
2031         }
2032         /* Reset buffer to the way it was */
2033         buf[depth] = '\0';
2034         kref_put(&dir->f_kref);
2035 }
2036
2037 /* Debugging */
2038 int ls_dash_r(char *path)
2039 {
2040         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
2041         int error;
2042         char buf[32] = {0};
2043
2044         error = path_lookup(path, LOOKUP_ACCESS | LOOKUP_DIRECTORY, nd);
2045         if (error) {
2046                 path_release(nd);
2047                 return error;
2048         }
2049         print_dir(nd->dentry, buf, 0);
2050         path_release(nd);
2051         return 0;
2052 }