Decreases harm from races on VFS file offsets
[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
44          * now).  fields related to the actual FS, like the sb and the mnt_root are
45          * set in 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 #ifdef CONFIG_EXT2FS
103         TAILQ_INSERT_TAIL(&file_systems, &ext2_fs_type, list);
104 #endif
105         TAILQ_FOREACH(fs, &file_systems, list)
106                 printk("Supports the %s Filesystem\n", fs->name);
107
108         /* mounting KFS at the root (/), pending root= parameters */
109         // TODO: linux creates a temp root_fs, then mounts the real root onto that
110         default_ns.root = __mount_fs(&kfs_fs_type, "RAM", NULL, 0, &default_ns);
111
112         printk("vfs_init() completed\n");
113 }
114
115 /* Builds / populates the qstr of a dentry based on its d_iname.  If there is an
116  * l_name, (long), it will use that instead of the inline name.  This will
117  * probably change a bit. */
118 void qstr_builder(struct dentry *dentry, char *l_name)
119 {
120         dentry->d_name.name = l_name ? l_name : dentry->d_iname;
121         // TODO: pending what we actually do in d_hash
122         //dentry->d_name.hash = dentry->d_op->d_hash(dentry, &dentry->d_name); 
123         dentry->d_name.hash = 0xcafebabe;
124         dentry->d_name.len = strnlen(dentry->d_name.name, MAX_FILENAME_SZ);
125 }
126
127 /* Useful little helper - return the string ptr for a given file */
128 char *file_name(struct file *file)
129 {
130         return file->f_dentry->d_name.name;
131 }
132
133 /* Some issues with this, coupled closely to fs_lookup.
134  *
135  * Note the use of __dentry_free, instead of kref_put.  In those cases, we don't
136  * want to treat it like a kref and we have the only reference to it, so it is
137  * okay to do this.  It makes dentry_release() easier too. */
138 static struct dentry *do_lookup(struct dentry *parent, char *name)
139 {
140         struct dentry *result, *query;
141         query = get_dentry(parent->d_sb, parent, name);
142         if (!query) {
143                 warn("OOM in do_lookup(), probably wasn't expected\n");
144                 return 0;
145         }
146         result = dcache_get(parent->d_sb, query); 
147         if (result) {
148                 __dentry_free(query);
149                 return result;
150         }
151         /* No result, check for negative */
152         if (query->d_flags & DENTRY_NEGATIVE) {
153                 __dentry_free(query);
154                 return 0;
155         }
156         /* not in the dcache at all, need to consult the FS */
157         result = parent->d_inode->i_op->lookup(parent->d_inode, query, 0);
158         if (!result) {
159                 /* Note the USED flag will get turned off when this gets added to the
160                  * LRU in dentry_release().  There's a slight race here that we'll panic
161                  * on, but I want to catch it (in dcache_put()) for now. */
162                 query->d_flags |= DENTRY_NEGATIVE;
163                 dcache_put(parent->d_sb, query);
164                 kref_put(&query->d_kref);
165                 return 0;
166         }
167         dcache_put(parent->d_sb, result);
168         /* This is because KFS doesn't return the same dentry, but ext2 does.  this
169          * is ugly and needs to be fixed. (TODO) */
170         if (result != query)
171                 __dentry_free(query);
172
173         /* TODO: if the following are done by us, how do we know the i_ino?
174          * also need to handle inodes that are already read in!  For now, we're
175          * going to have the FS handle it in it's lookup() method: 
176          * - get a new inode
177          * - read in the inode
178          * - put in the inode cache */
179         return result;
180 }
181
182 /* Update ND such that it represents having followed dentry.  IAW the nd
183  * refcnting rules, we need to decref any references that were in there before
184  * they get clobbered. */
185 static int next_link(struct dentry *dentry, struct nameidata *nd)
186 {
187         assert(nd->dentry && nd->mnt);
188         /* update the dentry */
189         kref_get(&dentry->d_kref, 1);
190         kref_put(&nd->dentry->d_kref);
191         nd->dentry = dentry;
192         /* update the mount, if we need to */
193         if (dentry->d_sb->s_mount != nd->mnt) {
194                 kref_get(&dentry->d_sb->s_mount->mnt_kref, 1);
195                 kref_put(&nd->mnt->mnt_kref);
196                 nd->mnt = dentry->d_sb->s_mount;
197         }
198         return 0;
199 }
200
201 /* Walk up one directory, being careful of mountpoints, namespaces, and the top
202  * of the FS */
203 static int climb_up(struct nameidata *nd)
204 {
205         printd("CLIMB_UP, from %s\n", nd->dentry->d_name.name);
206         /* Top of the world, just return.  Should also check for being at the top of
207          * the current process's namespace (TODO) */
208         if (!nd->dentry->d_parent || (nd->dentry->d_parent == nd->dentry))
209                 return -1;
210         /* Check if we are at the top of a mount, if so, we need to follow
211          * backwards, and then climb_up from that one.  We might need to climb
212          * multiple times if we mount multiple FSs at the same spot (highly
213          * unlikely).  This is completely untested.  Might recurse instead. */
214         while (nd->mnt->mnt_root == nd->dentry) {
215                 if (!nd->mnt->mnt_parent) {
216                         warn("Might have expected a parent vfsmount (dentry had a parent)");
217                         return -1;
218                 }
219                 next_link(nd->mnt->mnt_mountpoint, nd);
220         }
221         /* Backwards walk (no mounts or any other issues now). */
222         next_link(nd->dentry->d_parent, nd);
223         printd("CLIMB_UP, to   %s\n", nd->dentry->d_name.name);
224         return 0;
225 }
226
227 /* nd->dentry might be on a mount point, so we need to move on to the child
228  * mount's root. */
229 static int follow_mount(struct nameidata *nd)
230 {
231         if (!nd->dentry->d_mount_point)
232                 return 0;
233         next_link(nd->dentry->d_mounted_fs->mnt_root, nd);
234         return 0;
235 }
236
237 static int link_path_walk(char *path, struct nameidata *nd);
238
239 /* When nd->dentry is for a symlink, this will recurse and follow that symlink,
240  * so that nd contains the results of following the symlink (dentry and mnt).
241  * Returns when it isn't a symlink, 1 on following a link, and < 0 on error. */
242 static int follow_symlink(struct nameidata *nd)
243 {
244         int retval;
245         char *symname;
246         if (!S_ISLNK(nd->dentry->d_inode->i_mode))
247                 return 0;
248         if (nd->depth > MAX_SYMLINK_DEPTH)
249                 return -ELOOP;
250         printd("Following symlink for dentry %p %s\n", nd->dentry,
251                nd->dentry->d_name.name);
252         nd->depth++;
253         symname = nd->dentry->d_inode->i_op->readlink(nd->dentry);
254         /* We need to pin in nd->dentry (the dentry of the symlink), since we need
255          * it's symname's storage to stay in memory throughout the upcoming
256          * link_path_walk().  The last_sym gets decreffed when we path_release() or
257          * follow another symlink. */
258         if (nd->last_sym)
259                 kref_put(&nd->last_sym->d_kref);
260         kref_get(&nd->dentry->d_kref, 1);
261         nd->last_sym = nd->dentry;
262         /* If this an absolute path in the symlink, we need to free the old path and
263          * start over, otherwise, we continue from the PARENT of nd (the symlink) */
264         if (symname[0] == '/') {
265                 path_release(nd);
266                 if (!current)
267                         nd->dentry = default_ns.root->mnt_root;
268                 else
269                         nd->dentry = current->fs_env.root;      
270                 nd->mnt = nd->dentry->d_sb->s_mount;
271                 kref_get(&nd->mnt->mnt_kref, 1);
272                 kref_get(&nd->dentry->d_kref, 1);
273         } else {
274                 climb_up(nd);
275         }
276         /* either way, keep on walking in the free world! */
277         retval = link_path_walk(symname, nd);
278         return (retval == 0 ? 1 : retval);
279 }
280
281 /* Little helper, to make it easier to break out of the nested loops.  Will also
282  * '\0' out the first slash if it's slashes all the way down.  Or turtles. */
283 static bool packed_trailing_slashes(char *first_slash)
284 {
285         for (char *i = first_slash; *i == '/'; i++) {
286                 if (*(i + 1) == '\0') {
287                         *first_slash = '\0';
288                         return TRUE;
289                 }
290         }
291         return FALSE;
292 }
293
294 /* Simple helper to set nd to track it's last name to be Name.  Also be careful
295  * with the storage of name.  Don't use and nd's name past the lifetime of the
296  * string used in the path_lookup()/link_path_walk/whatever.  Consider replacing
297  * parts of this with a qstr builder.  Note this uses the dentry's d_op, which
298  * might not be the dentry we care about. */
299 static void stash_nd_name(struct nameidata *nd, char *name)
300 {
301         nd->last.name = name;
302         nd->last.len = strlen(name);
303         nd->last.hash = nd->dentry->d_op->d_hash(nd->dentry, &nd->last);
304 }
305
306 /* Resolves the links in a basic path walk.  0 for success, -EWHATEVER
307  * otherwise.  The final lookup is returned via nd. */
308 static int link_path_walk(char *path, struct nameidata *nd)
309 {
310         struct dentry *link_dentry;
311         struct inode *link_inode, *nd_inode;
312         char *next_slash;
313         char *link = path;
314         int error;
315
316         /* Prevent crazy recursion */
317         if (nd->depth > MAX_SYMLINK_DEPTH)
318                 return -ELOOP;
319         /* skip all leading /'s */
320         while (*link == '/')
321                 link++;
322         /* if there's nothing left (null terminated), we're done.  This should only
323          * happen for "/", which if we wanted a PARENT, should fail (there is no
324          * parent). */
325         if (*link == '\0') {
326                 if (nd->flags & LOOKUP_PARENT) {
327                         set_errno(ENOENT);
328                         return -1;
329                 }
330                 /* o/w, we're good */
331                 return 0;
332         }
333         /* iterate through each intermediate link of the path.  in general, nd
334          * tracks where we are in the path, as far as dentries go.  once we have the
335          * next dentry, we try to update nd based on that dentry.  link is the part
336          * of the path string that we are looking up */
337         while (1) {
338                 nd_inode = nd->dentry->d_inode;
339                 if ((error = check_perms(nd_inode, nd->intent)))
340                         return error;
341                 /* find the next link, break out if it is the end */
342                 next_slash = strchr(link, '/');
343                 if (!next_slash) {
344                         break;
345                 } else {
346                         if (packed_trailing_slashes(next_slash)) {
347                                 nd->flags |= LOOKUP_DIRECTORY;
348                                 break;
349                         }
350                 }
351                 /* skip over any interim ./ */
352                 if (!strncmp("./", link, 2))
353                         goto next_loop;
354                 /* Check for "../", walk up */
355                 if (!strncmp("../", link, 3)) {
356                         climb_up(nd);
357                         goto next_loop;
358                 }
359                 *next_slash = '\0';
360                 link_dentry = do_lookup(nd->dentry, link);
361                 *next_slash = '/';
362                 if (!link_dentry)
363                         return -ENOENT;
364                 /* make link_dentry the current step/answer */
365                 next_link(link_dentry, nd);
366                 kref_put(&link_dentry->d_kref); /* do_lookup gave us a refcnt dentry */
367                 /* we could be on a mountpoint or a symlink - need to follow them */
368                 follow_mount(nd);
369                 if ((error = follow_symlink(nd)) < 0)
370                         return error;
371                 /* Turn off a possible DIRECTORY lookup, which could have been set
372                  * during the follow_symlink (a symlink could have had a directory at
373                  * the end), though it was in the middle of the real path. */
374                 nd->flags &= ~LOOKUP_DIRECTORY;
375                 if (!S_ISDIR(nd->dentry->d_inode->i_mode))
376                         return -ENOTDIR;
377 next_loop:
378                 /* move through the path string to the next entry */
379                 link = next_slash + 1;
380                 /* advance past any other interim slashes.  we know we won't hit the end
381                  * due to the for loop check above */
382                 while (*link == '/')
383                         link++;
384         }
385         /* Now, we're on the last link of the path.  We need to deal with with . and
386          * .. .  This might be weird with PARENT lookups - not sure what semantics
387          * we want exactly.  This will give the parent of whatever the PATH was
388          * supposed to look like.  Note that ND currently points to the parent of
389          * the last item (link). */
390         if (!strcmp(".", link)) {
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         if (!strcmp("..", link)) {
399                 climb_up(nd);
400                 if (nd->flags & LOOKUP_PARENT) {
401                         assert(nd->dentry->d_name.name);
402                         stash_nd_name(nd, nd->dentry->d_name.name);
403                         climb_up(nd);
404                 }
405                 return 0;
406         }
407         /* need to attempt to look it up, in case it's a symlink */
408         link_dentry = do_lookup(nd->dentry, link);
409         if (!link_dentry) {
410                 /* if there's no dentry, we are okay if we are looking for the parent */
411                 if (nd->flags & LOOKUP_PARENT) {
412                         assert(strcmp(link, ""));
413                         stash_nd_name(nd, link);
414                         return 0;
415                 } else {
416                         return -ENOENT;
417                 }
418         }
419         next_link(link_dentry, nd);
420         kref_put(&link_dentry->d_kref); /* do_lookup gave us a refcnt'd dentry */
421         /* at this point, nd is on the final link, but it might be a symlink */
422         if (nd->flags & LOOKUP_FOLLOW) {
423                 error = follow_symlink(nd);
424                 if (error < 0)
425                         return error;
426                 /* if we actually followed a symlink, then nd is set and we're done */
427                 if (error > 0)
428                         return 0;
429         }
430         /* One way or another, nd is on the last element of the path, symlinks and
431          * all.  Now we need to climb up to set nd back on the parent, if that's
432          * what we wanted */
433         if (nd->flags & LOOKUP_PARENT) {
434                 assert(nd->dentry->d_name.name);
435                 stash_nd_name(nd, link_dentry->d_name.name);
436                 climb_up(nd);
437                 return 0;
438         }
439         /* now, we have the dentry set, and don't want the parent, but might be on a
440          * mountpoint still.  FYI: this hasn't been thought through completely. */
441         follow_mount(nd);
442         /* If we wanted a directory, but didn't get one, error out */
443         if ((nd->flags & LOOKUP_DIRECTORY) && !S_ISDIR(nd->dentry->d_inode->i_mode))
444                 return -ENOTDIR;
445         return 0;
446 }
447
448 /* Given path, return the inode for the final dentry.  The ND should be
449  * initialized for the first call - specifically, we need the intent. 
450  * LOOKUP_PARENT and friends go in the flags var, which is not the intent.
451  *
452  * If path_lookup wants a PARENT, but hits the top of the FS (root or
453  * otherwise), we want it to error out.  It's still unclear how we want to
454  * handle processes with roots that aren't root, but at the very least, we don't
455  * want to think we have the parent of /, but have / itself.  Due to the way
456  * link_path_walk works, if that happened, we probably don't have a
457  * nd->last.name.  This needs more thought (TODO).
458  *
459  * Need to be careful too.  While the path has been copied-in to the kernel,
460  * it's still user input.  */
461 int path_lookup(char *path, int flags, struct nameidata *nd)
462 {
463         int retval;
464         printd("Path lookup for %s\n", path);
465         /* we allow absolute lookups with no process context */
466         if (path[0] == '/') {                   /* absolute lookup */
467                 if (!current)
468                         nd->dentry = default_ns.root->mnt_root;
469                 else
470                         nd->dentry = current->fs_env.root;      
471         } else {                                                /* relative lookup */
472                 assert(current);
473                 /* Don't need to lock on the fs_env since we're reading one item */
474                 nd->dentry = current->fs_env.pwd;       
475         }
476         nd->mnt = nd->dentry->d_sb->s_mount;
477         /* Whenever references get put in the nd, incref them.  Whenever they are
478          * removed, decref them. */
479         kref_get(&nd->mnt->mnt_kref, 1);
480         kref_get(&nd->dentry->d_kref, 1);
481         nd->flags = flags;
482         nd->depth = 0;                                  /* used in symlink following */
483         retval =  link_path_walk(path, nd);     
484         /* make sure our PARENT lookup worked */
485         if (!retval && (flags & LOOKUP_PARENT))
486                 assert(nd->last.name);
487         return retval;
488 }
489
490 /* Call this after any use of path_lookup when you are done with its results,
491  * regardless of whether it succeeded or not.  It will free any references */
492 void path_release(struct nameidata *nd)
493 {
494         kref_put(&nd->dentry->d_kref);
495         kref_put(&nd->mnt->mnt_kref);
496         /* Free the last symlink dentry used, if there was one */
497         if (nd->last_sym) {
498                 kref_put(&nd->last_sym->d_kref);
499                 nd->last_sym = 0;                       /* catch reuse bugs */
500         }
501 }
502
503 /* External version of mount, only call this after having a / mount */
504 int mount_fs(struct fs_type *fs, char *dev_name, char *path, int flags)
505 {
506         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
507         int retval = 0;
508         retval = path_lookup(path, LOOKUP_DIRECTORY, nd);
509         if (retval)
510                 goto out;
511         /* taking the namespace of the vfsmount of path */ 
512         if (!__mount_fs(fs, dev_name, nd->dentry, flags, nd->mnt->mnt_namespace))
513                 retval = -EINVAL;
514 out:
515         path_release(nd);
516         return retval;
517 }
518
519 /* Superblock functions */
520
521 /* Dentry "hash" function for the hash table to use.  Since we already have the
522  * hash in the qstr, we don't need to rehash.  Also, note we'll be using the
523  * dentry in question as both the key and the value. */
524 static size_t __dcache_hash(void *k)
525 {
526         return (size_t)((struct dentry*)k)->d_name.hash;
527 }
528
529 /* Dentry cache hashtable equality function.  This means we need to pass in some
530  * minimal dentry when doing a lookup. */
531 static ssize_t __dcache_eq(void *k1, void *k2)
532 {
533         if (((struct dentry*)k1)->d_parent != ((struct dentry*)k2)->d_parent)
534                 return 0;
535         /* TODO: use the FS-specific string comparison */
536         return !strcmp(((struct dentry*)k1)->d_name.name,
537                        ((struct dentry*)k2)->d_name.name);
538 }
539
540 /* Helper to alloc and initialize a generic superblock.  This handles all the
541  * VFS related things, like lists.  Each FS will need to handle its own things
542  * in it's *_get_sb(), usually involving reading off the disc. */
543 struct super_block *get_sb(void)
544 {
545         struct super_block *sb = kmalloc(sizeof(struct super_block), 0);
546         sb->s_dirty = FALSE;
547         spinlock_init(&sb->s_lock);
548         kref_init(&sb->s_kref, fake_release, 1); /* for the ref passed out */
549         TAILQ_INIT(&sb->s_inodes);
550         TAILQ_INIT(&sb->s_dirty_i);
551         TAILQ_INIT(&sb->s_io_wb);
552         TAILQ_INIT(&sb->s_lru_d);
553         TAILQ_INIT(&sb->s_files);
554         sb->s_dcache = create_hashtable(100, __dcache_hash, __dcache_eq);
555         sb->s_icache = create_hashtable(100, __generic_hash, __generic_eq);
556         spinlock_init(&sb->s_lru_lock);
557         spinlock_init(&sb->s_dcache_lock);
558         spinlock_init(&sb->s_icache_lock);
559         sb->s_fs_info = 0; // can override somewhere else
560         return sb;
561 }
562
563 /* Final stages of initializing a super block, including creating and linking
564  * the root dentry, root inode, vmnt, and sb.  The d_op and root_ino are
565  * FS-specific, but otherwise it's FS-independent, tricky, and not worth having
566  * around multiple times.
567  *
568  * Not the world's best interface, so it's subject to change, esp since we're
569  * passing (now 3) FS-specific things. */
570 void init_sb(struct super_block *sb, struct vfsmount *vmnt,
571              struct dentry_operations *d_op, unsigned long root_ino,
572              void *d_fs_info)
573 {
574         /* Build and init the first dentry / inode.  The dentry ref is stored later
575          * by vfsmount's mnt_root.  The parent is dealt with later. */
576         struct dentry *d_root = get_dentry(sb, 0,  "/");        /* probably right */
577
578         if (!d_root)
579                 panic("OOM!  init_sb() can't fail yet!");
580         /* a lot of here on down is normally done in lookup() or create, since
581          * get_dentry isn't a fully usable dentry.  The two FS-specific settings are
582          * normally inherited from a parent within the same FS in get_dentry, but we
583          * have none here. */
584         d_root->d_op = d_op;
585         d_root->d_fs_info = d_fs_info;
586         struct inode *inode = get_inode(d_root);
587         if (!inode)
588                 panic("This FS sucks!");
589         inode->i_ino = root_ino;
590         /* TODO: add the inode to the appropriate list (off i_list) */
591         /* TODO: do we need to read in the inode?  can we do this on demand? */
592         /* if this FS is already mounted, we'll need to do something different. */
593         sb->s_op->read_inode(inode);
594         icache_put(sb, inode);
595         /* Link the dentry and SB to the VFS mount */
596         vmnt->mnt_root = d_root;                                /* ref comes from get_dentry */
597         vmnt->mnt_sb = sb;
598         /* If there is no mount point, there is no parent.  This is true only for
599          * the rootfs. */
600         if (vmnt->mnt_mountpoint) {
601                 kref_get(&vmnt->mnt_mountpoint->d_kref, 1);     /* held by d_root */
602                 d_root->d_parent = vmnt->mnt_mountpoint;        /* dentry of the root */
603         } else {
604                 d_root->d_parent = d_root;                      /* set root as its own parent */
605         }
606         /* insert the dentry into the dentry cache.  when's the earliest we can?
607          * when's the earliest we should?  what about concurrent accesses to the
608          * same dentry?  should be locking the dentry... */
609         dcache_put(sb, d_root);
610         kref_put(&inode->i_kref);               /* give up the ref from get_inode() */
611 }
612
613 /* Dentry Functions */
614
615 /* Helper to alloc and initialize a generic dentry.  The following needs to be
616  * set still: d_op (if no parent), d_fs_info (opt), d_inode, connect the inode
617  * to the dentry (and up the d_kref again), maybe dcache_put().  The inode
618  * stitching is done in get_inode() or lookup (depending on the FS).
619  * The setting of the d_op might be problematic when dealing with mounts.  Just
620  * overwrite it.
621  *
622  * If the name is longer than the inline name, it will kmalloc a buffer, so
623  * don't worry about the storage for *name after calling this. */
624 struct dentry *get_dentry(struct super_block *sb, struct dentry *parent,
625                           char *name)
626 {
627         assert(name);
628         size_t name_len = strnlen(name, MAX_FILENAME_SZ);       /* not including \0! */
629         struct dentry *dentry = kmem_cache_alloc(dentry_kcache, 0);
630         char *l_name = 0;
631
632         if (!dentry) {
633                 set_errno(ENOMEM);
634                 return 0;
635         }
636         //memset(dentry, 0, sizeof(struct dentry));
637         kref_init(&dentry->d_kref, dentry_release, 1);  /* this ref is returned */
638         spinlock_init(&dentry->d_lock);
639         TAILQ_INIT(&dentry->d_subdirs);
640         dentry->d_time = 0;
641         kref_get(&sb->s_kref, 1);
642         dentry->d_sb = sb;                                      /* storing a ref here... */
643         dentry->d_mount_point = FALSE;
644         dentry->d_mounted_fs = 0;
645         if (parent)     {                                               /* no parent for rootfs mount */
646                 kref_get(&parent->d_kref, 1);
647                 dentry->d_op = parent->d_op;    /* d_op set in init_sb for parentless */
648         }
649         dentry->d_parent = parent;
650         dentry->d_flags = DENTRY_USED;
651         dentry->d_fs_info = 0;
652         if (name_len < DNAME_INLINE_LEN) {
653                 strncpy(dentry->d_iname, name, name_len);
654                 dentry->d_iname[name_len] = '\0';
655                 qstr_builder(dentry, 0);
656         } else {
657                 l_name = kmalloc(name_len + 1, 0);
658                 assert(l_name);
659                 strncpy(l_name, name, name_len);
660                 l_name[name_len] = '\0';
661                 qstr_builder(dentry, l_name);
662         }
663         /* Catch bugs by aggressively zeroing this (o/w we use old stuff) */
664         dentry->d_inode = 0;
665         return dentry;
666 }
667
668 /* Called when the dentry is unreferenced (after kref == 0).  This works closely
669  * with the resurrection in dcache_get().
670  *
671  * The dentry is still in the dcache, but needs to be un-USED and added to the
672  * LRU dentry list.  Even dentries that were used in a failed lookup need to be
673  * cached - they ought to be the negative dentries.  Note that all dentries have
674  * parents, even negative ones (it is needed to find it in the dcache). */
675 void dentry_release(struct kref *kref)
676 {
677         struct dentry *dentry = container_of(kref, struct dentry, d_kref);
678
679         printd("'Releasing' dentry %p: %s\n", dentry, dentry->d_name.name);
680         /* DYING dentries (recently unlinked / rmdir'd) just get freed */
681         if (dentry->d_flags & DENTRY_DYING) {
682                 __dentry_free(dentry);
683                 return;
684         }
685         /* This lock ensures the USED state and the TAILQ membership is in sync.
686          * Also used to check the refcnt, though that might not be necessary. */
687         spin_lock(&dentry->d_lock);
688         /* While locked, we need to double check the kref, in case someone already
689          * reup'd it.  Re-up? you're crazy!  Reee-up, you're outta yo mind! */
690         if (!kref_refcnt(&dentry->d_kref)) {
691                 /* Note this is where negative dentries get set UNUSED */
692                 if (dentry->d_flags & DENTRY_USED) {
693                         dentry->d_flags &= ~DENTRY_USED;
694                         spin_lock(&dentry->d_sb->s_lru_lock);
695                         TAILQ_INSERT_TAIL(&dentry->d_sb->s_lru_d, dentry, d_lru);
696                         spin_unlock(&dentry->d_sb->s_lru_lock);
697                 } else {
698                         /* and make sure it wasn't USED, then UNUSED again */
699                         /* TODO: think about issues with this */
700                         warn("This should be rare.  Tell brho this happened.");
701                 }
702         }
703         spin_unlock(&dentry->d_lock);
704 }
705
706 /* Called when we really dealloc and get rid of a dentry (like when it is
707  * removed from the dcache, either for memory or correctness reasons)
708  *
709  * This has to handle two types of dentries: full ones (ones that had been used)
710  * and ones that had been just for lookups - hence the check for d_inode.
711  *
712  * Note that dentries pin and kref their inodes.  When all the dentries are
713  * gone, we want the inode to be released via kref.  The inode has internal /
714  * weak references to the dentry, which are not refcounted. */
715 void __dentry_free(struct dentry *dentry)
716 {
717         if (dentry->d_inode)
718                 printd("Freeing dentry %p: %s\n", dentry, dentry->d_name.name);
719         assert(dentry->d_op);   /* catch bugs.  a while back, some lacked d_op */
720         dentry->d_op->d_release(dentry);
721         /* TODO: check/test the boundaries on this. */
722         if (dentry->d_name.len > DNAME_INLINE_LEN)
723                 kfree((void*)dentry->d_name.name);
724         kref_put(&dentry->d_sb->s_kref);
725         if (dentry->d_parent)
726                 kref_put(&dentry->d_parent->d_kref);
727         if (dentry->d_mounted_fs)
728                 kref_put(&dentry->d_mounted_fs->mnt_kref);
729         if (dentry->d_inode) {
730                 TAILQ_REMOVE(&dentry->d_inode->i_dentry, dentry, d_alias);
731                 kref_put(&dentry->d_inode->i_kref);     /* dentries kref inodes */
732         }
733         kmem_cache_free(dentry_kcache, dentry);
734 }
735
736 /* Looks up the dentry for the given path, returning a refcnt'd dentry (or 0).
737  * Permissions are applied for the current user, which is quite a broken system
738  * at the moment.  Flags are lookup flags. */
739 struct dentry *lookup_dentry(char *path, int flags)
740 {
741         struct dentry *dentry;
742         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
743         int error;
744
745         error = path_lookup(path, flags, nd);
746         if (error) {
747                 path_release(nd);
748                 set_errno(-error);
749                 return 0;
750         }
751         dentry = nd->dentry;
752         kref_get(&dentry->d_kref, 1);
753         path_release(nd);
754         return dentry;
755 }
756
757 /* Get a dentry from the dcache.  At a minimum, we need the name hash and parent
758  * in what_i_want, though most uses will probably be from a get_dentry() call.
759  * We pass in the SB in the off chance that we don't want to use a get'd dentry.
760  *
761  * The unusual variable name (instead of just "key" or something) is named after
762  * ex-SPC Castro's porn folder.  Caller deals with the memory for what_i_want.
763  *
764  * If the dentry is negative, we don't return the actual result - instead, we
765  * set the negative flag in 'what i want'.  The reason is we don't want to
766  * kref_get() and then immediately put (causing dentry_release()).  This also
767  * means that dentry_release() should never get someone who wasn't USED (barring
768  * the race, which it handles).  And we don't need to ever have a dentry set as
769  * USED and NEGATIVE (which is always wrong, but would be needed for a cleaner
770  * dentry_release()).
771  *
772  * This is where we do the "kref resurrection" - we are returning a kref'd
773  * object, even if it wasn't kref'd before.  This means the dcache does NOT hold
774  * krefs (it is a weak/internal ref), but it is a source of kref generation.  We
775  * sync up with the possible freeing of the dentry by locking the table.  See
776  * Doc/kref for more info. */
777 struct dentry *dcache_get(struct super_block *sb, struct dentry *what_i_want)
778 {
779         struct dentry *found;
780         /* This lock protects the hash, as well as ensures the returned object
781          * doesn't get deleted/freed out from under us */
782         spin_lock(&sb->s_dcache_lock);
783         found = hashtable_search(sb->s_dcache, what_i_want);
784         if (found) {
785                 if (found->d_flags & DENTRY_NEGATIVE) {
786                         what_i_want->d_flags |= DENTRY_NEGATIVE;
787                         spin_unlock(&sb->s_dcache_lock);
788                         return 0;
789                 }
790                 spin_lock(&found->d_lock);
791                 __kref_get(&found->d_kref, 1);  /* prob could be done outside the lock*/
792                 /* If we're here (after kreffing) and it is not USED, we are the one who
793                  * should resurrect */
794                 if (!(found->d_flags & DENTRY_USED)) {
795                         found->d_flags |= DENTRY_USED;
796                         spin_lock(&sb->s_lru_lock);
797                         TAILQ_REMOVE(&sb->s_lru_d, found, d_lru);
798                         spin_unlock(&sb->s_lru_lock);
799                 }
800                 spin_unlock(&found->d_lock);
801         }
802         spin_unlock(&sb->s_dcache_lock);
803         return found;
804 }
805
806 /* Adds a dentry to the dcache.  Note the *dentry is both the key and the value.
807  * If the value was already in there (which can happen iff it was negative), for
808  * now we'll remove it and put the new one in there. */
809 void dcache_put(struct super_block *sb, struct dentry *key_val)
810 {
811         struct dentry *old;
812         int retval;
813         spin_lock(&sb->s_dcache_lock);
814         old = hashtable_remove(sb->s_dcache, key_val);
815         /* if it is old and non-negative, our caller lost a race with someone else
816          * adding the dentry.  but since we yanked it out, like a bunch of idiots,
817          * we still have to put it back.  should be fairly rare. */
818         if (old && (old->d_flags & DENTRY_NEGATIVE)) {
819                 /* This is possible, but rare for now (about to be put on the LRU) */
820                 assert(!(old->d_flags & DENTRY_USED));
821                 assert(!kref_refcnt(&old->d_kref));
822                 spin_lock(&sb->s_lru_lock);
823                 TAILQ_REMOVE(&sb->s_lru_d, old, d_lru);
824                 spin_unlock(&sb->s_lru_lock);
825                 __dentry_free(old);
826         }
827         /* this returns 0 on failure (TODO: Fix this ghetto shit) */
828         retval = hashtable_insert(sb->s_dcache, key_val, key_val);
829         assert(retval);
830         spin_unlock(&sb->s_dcache_lock);
831 }
832
833 /* Will remove and return the dentry.  Caller deallocs the key, but the retval
834  * won't have a reference.  * Returns 0 if it wasn't found.  Callers can't
835  * assume much - they should not use the reference they *get back*, (if they
836  * already had one for key, they can use that).  There may be other users out
837  * there. */
838 struct dentry *dcache_remove(struct super_block *sb, struct dentry *key)
839 {
840         struct dentry *retval;
841         spin_lock(&sb->s_dcache_lock);
842         retval = hashtable_remove(sb->s_dcache, key);
843         spin_unlock(&sb->s_dcache_lock);
844         return retval;
845 }
846
847 /* This will clean out the LRU list, which are the unused dentries of the dentry
848  * cache.  This will optionally only free the negative ones.  Note that we grab
849  * the hash lock for the time we traverse the LRU list - this prevents someone
850  * from getting a kref from the dcache, which could cause us trouble (we rip
851  * someone off the list, who isn't unused, and they try to rip them off the
852  * list). */
853 void dcache_prune(struct super_block *sb, bool negative_only)
854 {
855         struct dentry *d_i, *temp;
856         struct dentry_tailq victims = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(victims);
857
858         spin_lock(&sb->s_dcache_lock);
859         spin_lock(&sb->s_lru_lock);
860         TAILQ_FOREACH_SAFE(d_i, &sb->s_lru_d, d_lru, temp) {
861                 if (!(d_i->d_flags & DENTRY_USED)) {
862                         if (negative_only && !(d_i->d_flags & DENTRY_NEGATIVE))
863                                 continue;
864                         /* another place where we'd be better off with tools, not sol'ns */
865                         hashtable_remove(sb->s_dcache, d_i);
866                         TAILQ_REMOVE(&sb->s_lru_d, d_i, d_lru);
867                         TAILQ_INSERT_HEAD(&victims, d_i, d_lru);
868                 }
869         }
870         spin_unlock(&sb->s_lru_lock);
871         spin_unlock(&sb->s_dcache_lock);
872         /* Now do the actual freeing, outside of the hash/LRU list locks.  This is
873          * necessary since __dentry_free() will decref its parent, which may get
874          * released and try to add itself to the LRU. */
875         TAILQ_FOREACH_SAFE(d_i, &victims, d_lru, temp) {
876                 TAILQ_REMOVE(&victims, d_i, d_lru);
877                 assert(!kref_refcnt(&d_i->d_kref));
878                 __dentry_free(d_i);
879         }
880         /* It is possible at this point that there are new items on the LRU.  We
881          * could loop back until that list is empty, if we care about this. */
882 }
883
884 /* Inode Functions */
885
886 /* Creates and initializes a new inode.  Generic fields are filled in.
887  * FS-specific fields are filled in by the callout.  Specific fields are filled
888  * in in read_inode() based on what's on the disk for a given i_no, or when the
889  * inode is created (for new objects).
890  *
891  * i_no is set by the caller.  Note that this means this inode can be for an
892  * inode that is already on disk, or it can be used when creating. */
893 struct inode *get_inode(struct dentry *dentry)
894 {
895         struct super_block *sb = dentry->d_sb;
896         /* FS allocs and sets the following: i_op, i_fop, i_pm.pm_op, and any FS
897          * specific stuff. */
898         struct inode *inode = sb->s_op->alloc_inode(sb);
899         if (!inode) {
900                 set_errno(ENOMEM);
901                 return 0;
902         }
903         TAILQ_INSERT_HEAD(&sb->s_inodes, inode, i_sb_list);             /* weak inode ref */
904         TAILQ_INIT(&inode->i_dentry);
905         TAILQ_INSERT_TAIL(&inode->i_dentry, dentry, d_alias);   /* weak dentry ref*/
906         /* one for the dentry->d_inode, one passed out */
907         kref_init(&inode->i_kref, inode_release, 2);
908         dentry->d_inode = inode;
909         inode->i_ino = 0;                                       /* set by caller later */
910         inode->i_blksize = sb->s_blocksize;
911         spinlock_init(&inode->i_lock);
912         kref_get(&sb->s_kref, 1);                       /* could allow the dentry to pin it */
913         inode->i_sb = sb;
914         inode->i_rdev = 0;                                      /* this has no real meaning yet */
915         inode->i_bdev = sb->s_bdev;                     /* storing an uncounted ref */
916         inode->i_state = 0;                                     /* need real states, like I_NEW */
917         inode->dirtied_when = 0;
918         inode->i_flags = 0;
919         atomic_set(&inode->i_writecount, 0);
920         /* Set up the page_map structures.  Default is to use the embedded one.
921          * Might push some of this back into specific FSs.  For now, the FS tells us
922          * what pm_op they want via i_pm.pm_op, which we set again in pm_init() */
923         inode->i_mapping = &inode->i_pm;
924         pm_init(inode->i_mapping, inode->i_pm.pm_op, inode);
925         return inode;
926 }
927
928 /* Helper: loads/ reads in the inode numbered ino and attaches it to dentry */
929 void load_inode(struct dentry *dentry, unsigned long ino)
930 {
931         struct inode *inode;
932
933         /* look it up in the inode cache first */
934         inode = icache_get(dentry->d_sb, ino);
935         if (inode) {
936                 /* connect the dentry to its inode */
937                 TAILQ_INSERT_TAIL(&inode->i_dentry, dentry, d_alias);
938                 dentry->d_inode = inode;        /* storing the ref we got from icache_get */
939                 return;
940         }
941         /* otherwise, we need to do it manually */
942         inode = get_inode(dentry);
943         inode->i_ino = ino;
944         dentry->d_sb->s_op->read_inode(inode);
945         /* TODO: race here, two creators could miss in the cache, and then get here.
946          * need a way to sync across a blocking call.  needs to be either at this
947          * point in the code or per the ino (dentries could be different) */
948         icache_put(dentry->d_sb, inode);
949         kref_put(&inode->i_kref);
950 }
951
952 /* Helper op, used when creating regular files, directories, symlinks, etc.
953  * Note we make a distinction between the mode and the file type (for now).
954  * After calling this, call the FS specific version (create or mkdir), which
955  * will set the i_ino, the filetype, and do any other FS-specific stuff.  Also
956  * note that a lot of inode stuff was initialized in get_inode/alloc_inode.  The
957  * stuff here is pertinent to the specific creator (user), mode, and time.  Also
958  * note we don't pass this an nd, like Linux does... */
959 static struct inode *create_inode(struct dentry *dentry, int mode)
960 {
961         /* note it is the i_ino that uniquely identifies a file in the specific
962          * filesystem.  there's a diff between creating an inode (even for an in-use
963          * ino) and then filling it in, and vs creating a brand new one.
964          * get_inode() sets it to 0, and it should be filled in later in an
965          * FS-specific manner. */
966         struct inode *inode = get_inode(dentry);
967         if (!inode)
968                 return 0;
969         inode->i_mode = mode & S_PMASK; /* note that after this, we have no type */
970         inode->i_nlink = 1;
971         inode->i_size = 0;
972         inode->i_blocks = 0;
973         inode->i_atime.tv_sec = 0;              /* TODO: now! */
974         inode->i_ctime.tv_sec = 0;
975         inode->i_mtime.tv_sec = 0;
976         inode->i_atime.tv_nsec = 0;             /* are these supposed to be the extra ns? */
977         inode->i_ctime.tv_nsec = 0;
978         inode->i_mtime.tv_nsec = 0;
979         inode->i_bdev = inode->i_sb->s_bdev;
980         /* when we have notions of users, do something here: */
981         inode->i_uid = 0;
982         inode->i_gid = 0;
983         return inode;
984 }
985
986 /* Create a new disk inode in dir associated with dentry, with the given mode.
987  * called when creating a regular file.  dir is the directory/parent.  dentry is
988  * the dentry of the inode we are creating.  Note the lack of the nd... */
989 int create_file(struct inode *dir, struct dentry *dentry, int mode)
990 {
991         struct inode *new_file = create_inode(dentry, mode);
992         if (!new_file)
993                 return -1;
994         dir->i_op->create(dir, dentry, mode, 0);
995         icache_put(new_file->i_sb, new_file);
996         kref_put(&new_file->i_kref);
997         return 0;
998 }
999
1000 /* Creates a new inode for a directory associated with dentry in dir with the
1001  * given mode. */
1002 int create_dir(struct inode *dir, struct dentry *dentry, int mode)
1003 {
1004         struct inode *new_dir = create_inode(dentry, mode);
1005         if (!new_dir)
1006                 return -1;
1007         dir->i_op->mkdir(dir, dentry, mode);
1008         dir->i_nlink++;         /* Directories get a hardlink for every child dir */
1009         /* Make sure my parent tracks me.  This is okay, since no directory (dir)
1010          * can have more than one dentry */
1011         struct dentry *parent = TAILQ_FIRST(&dir->i_dentry);
1012         assert(parent && parent == TAILQ_LAST(&dir->i_dentry, dentry_tailq));
1013         /* parent dentry tracks dentry as a subdir, weak reference */
1014         TAILQ_INSERT_TAIL(&parent->d_subdirs, dentry, d_subdirs_link);
1015         icache_put(new_dir->i_sb, new_dir);
1016         kref_put(&new_dir->i_kref);
1017         return 0;
1018 }
1019
1020 /* Creates a new inode for a symlink associated with dentry in dir, containing
1021  * the symlink symname */
1022 int create_symlink(struct inode *dir, struct dentry *dentry,
1023                    const char *symname, int mode)
1024 {
1025         struct inode *new_sym = create_inode(dentry, mode);
1026         if (!new_sym)
1027                 return -1;
1028         dir->i_op->symlink(dir, dentry, symname);
1029         icache_put(new_sym->i_sb, new_sym);
1030         kref_put(&new_sym->i_kref);
1031         return 0;
1032 }
1033
1034 /* Returns 0 if the given mode is acceptable for the inode, and an appropriate
1035  * error code if not.  Needs to be writen, based on some sensible rules, and
1036  * will also probably use 'current' */
1037 int check_perms(struct inode *inode, int access_mode)
1038 {
1039         return 0;       /* anything goes! */
1040 }
1041
1042 /* Called after all external refs are gone to clean up the inode.  Once this is
1043  * called, all dentries pointing here are already done (one of them triggered
1044  * this via kref_put(). */
1045 void inode_release(struct kref *kref)
1046 {
1047         struct inode *inode = container_of(kref, struct inode, i_kref);
1048         TAILQ_REMOVE(&inode->i_sb->s_inodes, inode, i_sb_list);
1049         icache_remove(inode->i_sb, inode->i_ino);
1050         /* Might need to write back or delete the file/inode */
1051         if (inode->i_nlink) {
1052                 if (inode->i_state & I_STATE_DIRTY)
1053                         inode->i_sb->s_op->write_inode(inode, TRUE);
1054         } else {
1055                 inode->i_sb->s_op->delete_inode(inode);
1056         }
1057         if (S_ISFIFO(inode->i_mode)) {
1058                 page_decref(kva2page(inode->i_pipe->p_buf));
1059                 kfree(inode->i_pipe);
1060         }
1061         /* TODO: (BDEV) */
1062         // kref_put(inode->i_bdev->kref); /* assuming it's a bdev, could be a pipe*/
1063         /* Either way, we dealloc the in-memory version */
1064         inode->i_sb->s_op->dealloc_inode(inode);        /* FS-specific clean-up */
1065         kref_put(&inode->i_sb->s_kref);
1066         /* TODO: clean this up */
1067         assert(inode->i_mapping == &inode->i_pm);
1068         kmem_cache_free(inode_kcache, inode);
1069 }
1070
1071 /* Fills in kstat with the stat information for the inode */
1072 void stat_inode(struct inode *inode, struct kstat *kstat)
1073 {
1074         kstat->st_dev = inode->i_sb->s_dev;
1075         kstat->st_ino = inode->i_ino;
1076         kstat->st_mode = inode->i_mode;
1077         kstat->st_nlink = inode->i_nlink;
1078         kstat->st_uid = inode->i_uid;
1079         kstat->st_gid = inode->i_gid;
1080         kstat->st_rdev = inode->i_rdev;
1081         kstat->st_size = inode->i_size;
1082         kstat->st_blksize = inode->i_blksize;
1083         kstat->st_blocks = inode->i_blocks;
1084         kstat->st_atime = inode->i_atime;
1085         kstat->st_mtime = inode->i_mtime;
1086         kstat->st_ctime = inode->i_ctime;
1087 }
1088
1089 void print_kstat(struct kstat *kstat)
1090 {
1091         printk("kstat info for %p:\n", kstat);
1092         printk("\tst_dev    : %p\n", kstat->st_dev);
1093         printk("\tst_ino    : %p\n", kstat->st_ino);
1094         printk("\tst_mode   : %p\n", kstat->st_mode);
1095         printk("\tst_nlink  : %p\n", kstat->st_nlink);
1096         printk("\tst_uid    : %p\n", kstat->st_uid);
1097         printk("\tst_gid    : %p\n", kstat->st_gid);
1098         printk("\tst_rdev   : %p\n", kstat->st_rdev);
1099         printk("\tst_size   : %p\n", kstat->st_size);
1100         printk("\tst_blksize: %p\n", kstat->st_blksize);
1101         printk("\tst_blocks : %p\n", kstat->st_blocks);
1102         printk("\tst_atime  : %p\n", kstat->st_atime);
1103         printk("\tst_mtime  : %p\n", kstat->st_mtime);
1104         printk("\tst_ctime  : %p\n", kstat->st_ctime);
1105 }
1106
1107 /* Inode Cache management.  In general, search on the ino, get a refcnt'd value
1108  * back.  Remove does not give you a reference back - it should only be called
1109  * in inode_release(). */
1110 struct inode *icache_get(struct super_block *sb, unsigned long ino)
1111 {
1112         /* This is the same style as in pid2proc, it's the "safely create a strong
1113          * reference from a weak one, so long as other strong ones exist" pattern */
1114         spin_lock(&sb->s_icache_lock);
1115         struct inode *inode = hashtable_search(sb->s_icache, (void*)ino);
1116         if (inode)
1117                 if (!kref_get_not_zero(&inode->i_kref, 1))
1118                         inode = 0;
1119         spin_unlock(&sb->s_icache_lock);
1120         return inode;
1121 }
1122
1123 void icache_put(struct super_block *sb, struct inode *inode)
1124 {
1125         spin_lock(&sb->s_icache_lock);
1126         /* there's a race in load_ino() that could trigger this */
1127         assert(!hashtable_search(sb->s_icache, (void*)inode->i_ino));
1128         hashtable_insert(sb->s_icache, (void*)inode->i_ino, inode);
1129         spin_unlock(&sb->s_icache_lock);
1130 }
1131
1132 struct inode *icache_remove(struct super_block *sb, unsigned long ino)
1133 {
1134         struct inode *inode;
1135         /* Presumably these hashtable removals could be easier since callers
1136          * actually know who they are (same with the pid2proc hash) */
1137         spin_lock(&sb->s_icache_lock);
1138         inode = hashtable_remove(sb->s_icache, (void*)ino);
1139         spin_unlock(&sb->s_icache_lock);
1140         assert(inode && !kref_refcnt(&inode->i_kref));
1141         return inode;
1142 }
1143
1144 /* File functions */
1145
1146 /* Read count bytes from the file into buf, starting at *offset, which is
1147  * increased accordingly, returning the number of bytes transfered.  Most
1148  * filesystems will use this function for their f_op->read.
1149  * Note, this uses the page cache. */
1150 ssize_t generic_file_read(struct file *file, char *buf, size_t count,
1151                           off64_t *offset)
1152 {
1153         struct page *page;
1154         int error;
1155         off64_t page_off;
1156         unsigned long first_idx, last_idx;
1157         size_t copy_amt;
1158         char *buf_end;
1159         /* read in offset, in case of a concurrent reader/writer, so we don't screw
1160          * up our math for count, the idxs, etc. */
1161         off64_t orig_off = ACCESS_ONCE(*offset);
1162
1163         /* Consider pushing some error checking higher in the VFS */
1164         if (!count)
1165                 return 0;
1166         if (orig_off >= file->f_dentry->d_inode->i_size)
1167                 return 0; /* EOF */
1168         /* Make sure we don't go past the end of the file */
1169         if (orig_off + count > file->f_dentry->d_inode->i_size) {
1170                 count = file->f_dentry->d_inode->i_size - orig_off;
1171         }
1172         assert((long)count > 0);
1173         page_off = orig_off & (PGSIZE - 1);
1174         first_idx = orig_off >> PGSHIFT;
1175         last_idx = (orig_off + count) >> PGSHIFT;
1176         buf_end = buf + count;
1177         /* For each file page, make sure it's in the page cache, then copy it out.
1178          * TODO: will probably need to consider concurrently truncated files here.*/
1179         for (int i = first_idx; i <= last_idx; i++) {
1180                 error = pm_load_page(file->f_mapping, i, &page);
1181                 assert(!error); /* TODO: handle ENOMEM and friends */
1182                 copy_amt = MIN(PGSIZE - page_off, buf_end - buf);
1183                 /* TODO: (UMEM) think about this.  if it's a user buffer, we're relying
1184                  * on current to detect whose it is (which should work for async calls).
1185                  * Also, need to propagate errors properly...  Probably should do a
1186                  * user_mem_check, then free, and also to make a distinction between
1187                  * when the kernel wants a read/write (TODO: KFOP) */
1188                 if (current) {
1189                         memcpy_to_user(current, buf, page2kva(page) + page_off, copy_amt);
1190                 } else {
1191                         memcpy(buf, page2kva(page) + page_off, copy_amt);
1192                 }
1193                 buf += copy_amt;
1194                 page_off = 0;
1195                 pm_put_page(page);      /* it's still in the cache, we just don't need it */
1196         }
1197         assert(buf == buf_end);
1198         /* could have concurrent file ops that screw with offset, so userspace isn't
1199          * safe.  but at least it'll be a value that one of the concurrent ops could
1200          * have produced (compared to *offset_changed_concurrently += count. */
1201         *offset = orig_off + count;
1202         return count;
1203 }
1204
1205 /* Write count bytes from buf to the file, starting at *offset, which is
1206  * increased accordingly, returning the number of bytes transfered.  Most
1207  * filesystems will use this function for their f_op->write.  Note, this uses
1208  * the page cache.
1209  *
1210  * Changes don't get flushed to disc til there is an fsync, page cache eviction,
1211  * or other means of trying to writeback the pages. */
1212 ssize_t generic_file_write(struct file *file, const char *buf, size_t count,
1213                            off64_t *offset)
1214 {
1215         struct page *page;
1216         int error;
1217         off64_t page_off;
1218         unsigned long first_idx, last_idx;
1219         size_t copy_amt;
1220         const char *buf_end;
1221         off64_t orig_off = ACCESS_ONCE(*offset);
1222
1223         /* Consider pushing some error checking higher in the VFS */
1224         if (!count)
1225                 return 0;
1226         /* Extend the file.  Should put more checks in here, and maybe do this per
1227          * page in the for loop below. */
1228         if (orig_off + count > file->f_dentry->d_inode->i_size)
1229                 file->f_dentry->d_inode->i_size = orig_off + count;
1230         page_off = orig_off & (PGSIZE - 1);
1231         first_idx = orig_off >> PGSHIFT;
1232         last_idx = (orig_off + count) >> PGSHIFT;
1233         buf_end = buf + count;
1234         /* For each file page, make sure it's in the page cache, then write it.*/
1235         for (int i = first_idx; i <= last_idx; i++) {
1236                 error = pm_load_page(file->f_mapping, i, &page);
1237                 assert(!error); /* TODO: handle ENOMEM and friends */
1238                 copy_amt = MIN(PGSIZE - page_off, buf_end - buf);
1239                 /* TODO: (UMEM) (KFOP) think about this.  if it's a user buffer, we're
1240                  * relying on current to detect whose it is (which should work for async
1241                  * calls). */
1242                 if (current) {
1243                         memcpy_from_user(current, page2kva(page) + page_off, buf, copy_amt);
1244                 } else {
1245                         memcpy(page2kva(page) + page_off, buf, copy_amt);
1246                 }
1247                 buf += copy_amt;
1248                 page_off = 0;
1249                 atomic_or(&page->pg_flags, PG_DIRTY);
1250                 pm_put_page(page);      /* it's still in the cache, we just don't need it */
1251         }
1252         assert(buf == buf_end);
1253         *offset = orig_off + count;
1254         return count;
1255 }
1256
1257 /* Directories usually use this for their read method, which is the way glibc
1258  * currently expects us to do a readdir (short of doing linux's getdents).  Will
1259  * probably need work, based on whatever real programs want. */
1260 ssize_t generic_dir_read(struct file *file, char *u_buf, size_t count,
1261                          off64_t *offset)
1262 {
1263         struct kdirent dir_r = {0}, *dirent = &dir_r;
1264         int retval = 1;
1265         size_t amt_copied = 0;
1266         char *buf_end = u_buf + count;
1267
1268         if (!S_ISDIR(file->f_dentry->d_inode->i_mode)) {
1269                 set_errno(ENOTDIR);
1270                 return -1;
1271         }
1272         if (!count)
1273                 return 0;
1274         /* start readdir from where it left off: */
1275         dirent->d_off = *offset;
1276         for (   ;
1277                 u_buf + sizeof(struct kdirent) <= buf_end;
1278                 u_buf += sizeof(struct kdirent)) {
1279                 /* TODO: UMEM/KFOP (pin the u_buf in the syscall, ditch the local copy,
1280                  * get rid of this memcpy and reliance on current, etc).  Might be
1281                  * tricky with the dirent->d_off and trust issues */
1282                 retval = file->f_op->readdir(file, dirent);
1283                 if (retval < 0) {
1284                         set_errno(-retval);
1285                         break;
1286                 }
1287                 /* Slight info exposure: could be extra crap after the name in the
1288                  * dirent (like the name of a deleted file) */
1289                 if (current) {
1290                         memcpy_to_user(current, u_buf, dirent, sizeof(struct dirent));
1291                 } else {
1292                         memcpy(u_buf, dirent, sizeof(struct dirent));
1293                 }
1294                 amt_copied += sizeof(struct dirent);
1295                 /* 0 signals end of directory */
1296                 if (retval == 0)
1297                         break;
1298         }
1299         /* Next time read is called, we pick up where we left off */
1300         *offset = dirent->d_off;        /* UMEM */
1301         /* important to tell them how much they got.  they often keep going til they
1302          * get 0 back (in the case of ls).  it's also how much has been read, but it
1303          * isn't how much the f_pos has moved (which is opaque to the VFS). */
1304         return amt_copied;
1305 }
1306
1307 /* Opens the file, using permissions from current for lack of a better option.
1308  * It will attempt to create the file if it does not exist and O_CREAT is
1309  * specified.  This will return 0 on failure, and set errno.  TODO: There's some
1310  * stuff that we don't do, esp related file truncating/creation.  flags are for
1311  * opening, the mode is for creating.  The flags related to how to create
1312  * (O_CREAT_FLAGS) are handled in this function, not in create_file().
1313  *
1314  * It's tempting to split this into a do_file_create and a do_file_open, based
1315  * on the O_CREAT flag, but the O_CREAT flag can be ignored if the file exists
1316  * already and O_EXCL isn't specified.  We could have open call create if it
1317  * fails, but for now we'll keep it as is. */
1318 struct file *do_file_open(char *path, int flags, int mode)
1319 {
1320         struct file *file = 0;
1321         struct dentry *file_d;
1322         struct inode *parent_i;
1323         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1324         int error;
1325
1326         /* The file might exist, lets try to just open it right away */
1327         nd->intent = LOOKUP_OPEN;
1328         error = path_lookup(path, LOOKUP_FOLLOW, nd);
1329         if (!error) {
1330                 /* Still need to make sure we didn't want to O_EXCL create */
1331                 if ((flags & O_CREAT) && (flags & O_EXCL)) {
1332                         set_errno(EEXIST);
1333                         goto out_path_only;
1334                 }
1335                 file_d = nd->dentry;
1336                 kref_get(&file_d->d_kref, 1);
1337                 goto open_the_file;
1338         }
1339         /* So it didn't already exist, release the path from the previous lookup,
1340          * and then we try to create it. */
1341         path_release(nd);       
1342         /* get the parent, following links.  this means you get the parent of the
1343          * final link (which may not be in 'path' in the first place. */
1344         nd->intent = LOOKUP_CREATE;
1345         error = path_lookup(path, LOOKUP_PARENT | LOOKUP_FOLLOW, nd);
1346         if (error) {
1347                 set_errno(-error);
1348                 goto out_path_only;
1349         }
1350         /* see if the target is there (shouldn't be), and handle accordingly */
1351         file_d = do_lookup(nd->dentry, nd->last.name); 
1352         if (!file_d) {
1353                 if (!(flags & O_CREAT)) {
1354                         set_errno(ENOENT);
1355                         goto out_path_only;
1356                 }
1357                 /* Create the inode/file.  get a fresh dentry too: */
1358                 file_d = get_dentry(nd->dentry->d_sb, nd->dentry, nd->last.name);
1359                 if (!file_d)
1360                         goto out_path_only;
1361                 parent_i = nd->dentry->d_inode;
1362                 /* Note that the mode technically should only apply to future opens,
1363                  * but we apply it immediately. */
1364                 if (create_file(parent_i, file_d, mode))        /* sets errno */
1365                         goto out_file_d;
1366                 dcache_put(file_d->d_sb, file_d);
1367         } else {        /* something already exists */
1368                 /* this can happen due to concurrent access, but needs to be thought
1369                  * through */
1370                 panic("File shouldn't be here!");
1371                 if ((flags & O_CREAT) && (flags & O_EXCL)) {
1372                         /* wanted to create, not open, bail out */
1373                         set_errno(EEXIST);
1374                         goto out_file_d;
1375                 }
1376         }
1377 open_the_file:
1378         /* now open the file (freshly created or if it already existed).  At this
1379          * point, file_d is a refcnt'd dentry, regardless of which branch we took.*/
1380         if (flags & O_TRUNC) {
1381                 file_d->d_inode->i_size = 0;
1382                 /* TODO: probably should remove the garbage pages from the page map */
1383         }
1384         file = dentry_open(file_d, flags);                              /* sets errno */
1385         /* Note the fall through to the exit paths.  File is 0 by default and if
1386          * dentry_open fails. */
1387 out_file_d:
1388         kref_put(&file_d->d_kref);
1389 out_path_only:
1390         path_release(nd);
1391         return file;
1392 }
1393
1394 /* Path is the location of the symlink, sometimes called the "new path", and
1395  * symname is who we link to, sometimes called the "old path". */
1396 int do_symlink(char *path, const char *symname, int mode)
1397 {
1398         struct dentry *sym_d;
1399         struct inode *parent_i;
1400         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1401         int error;
1402         int retval = -1;
1403
1404         nd->intent = LOOKUP_CREATE;
1405         /* get the parent, but don't follow links */
1406         error = path_lookup(path, LOOKUP_PARENT, nd);
1407         if (error) {
1408                 set_errno(-error);
1409                 goto out_path_only;
1410         }
1411         /* see if the target is already there, handle accordingly */
1412         sym_d = do_lookup(nd->dentry, nd->last.name); 
1413         if (sym_d) {
1414                 set_errno(EEXIST);
1415                 goto out_sym_d;
1416         }
1417         /* Doesn't already exist, let's try to make it: */
1418         sym_d = get_dentry(nd->dentry->d_sb, nd->dentry, nd->last.name);
1419         if (!sym_d)
1420                 goto out_path_only;
1421         parent_i = nd->dentry->d_inode;
1422         if (create_symlink(parent_i, sym_d, symname, mode))
1423                 goto out_sym_d;
1424         dcache_put(sym_d->d_sb, sym_d);
1425         retval = 0;                             /* Note the fall through to the exit paths */
1426 out_sym_d:
1427         kref_put(&sym_d->d_kref);
1428 out_path_only:
1429         path_release(nd);
1430         return retval;
1431 }
1432
1433 /* Makes a hard link for the file behind old_path to new_path */
1434 int do_link(char *old_path, char *new_path)
1435 {
1436         struct dentry *link_d, *old_d;
1437         struct inode *inode, *parent_dir;
1438         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1439         int error;
1440         int retval = -1;
1441
1442         nd->intent = LOOKUP_CREATE;
1443         /* get the absolute parent of the new_path */
1444         error = path_lookup(new_path, LOOKUP_PARENT | LOOKUP_FOLLOW, nd);
1445         if (error) {
1446                 set_errno(-error);
1447                 goto out_path_only;
1448         }
1449         parent_dir = nd->dentry->d_inode;
1450         /* see if the new target is already there, handle accordingly */
1451         link_d = do_lookup(nd->dentry, nd->last.name); 
1452         if (link_d) {
1453                 set_errno(EEXIST);
1454                 goto out_link_d;
1455         }
1456         /* Doesn't already exist, let's try to make it.  Still need to stitch it to
1457          * an inode and set its FS-specific stuff after this.*/
1458         link_d = get_dentry(nd->dentry->d_sb, nd->dentry, nd->last.name);
1459         if (!link_d)
1460                 goto out_path_only;
1461         /* Now let's get the old_path target */
1462         old_d = lookup_dentry(old_path, LOOKUP_FOLLOW);
1463         if (!old_d)                                     /* errno set by lookup_dentry */
1464                 goto out_link_d;
1465         /* For now, can only link to files */
1466         if (!S_ISREG(old_d->d_inode->i_mode)) {
1467                 set_errno(EPERM);
1468                 goto out_both_ds;
1469         }
1470         /* Must be on the same FS */
1471         if (old_d->d_sb != link_d->d_sb) {
1472                 set_errno(EXDEV);
1473                 goto out_both_ds;
1474         }
1475         /* Do whatever FS specific stuff there is first (which is also a chance to
1476          * bail out). */
1477         error = parent_dir->i_op->link(old_d, parent_dir, link_d);
1478         if (error) {
1479                 set_errno(-error);
1480                 goto out_both_ds;
1481         }
1482         /* Finally stitch it up */
1483         inode = old_d->d_inode;
1484         kref_get(&inode->i_kref, 1);
1485         link_d->d_inode = inode;
1486         inode->i_nlink++;
1487         TAILQ_INSERT_TAIL(&inode->i_dentry, link_d, d_alias);   /* weak ref */
1488         dcache_put(link_d->d_sb, link_d);
1489         retval = 0;                             /* Note the fall through to the exit paths */
1490 out_both_ds:
1491         kref_put(&old_d->d_kref);
1492 out_link_d:
1493         kref_put(&link_d->d_kref);
1494 out_path_only:
1495         path_release(nd);
1496         return retval;
1497 }
1498
1499 /* Unlinks path from the directory tree.  Read the Documentation for more info.
1500  */
1501 int do_unlink(char *path)
1502 {
1503         struct dentry *dentry;
1504         struct inode *parent_dir;
1505         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1506         int error;
1507         int retval = -1;
1508
1509         /* get the parent of the target, and don't follow a final link */
1510         error = path_lookup(path, LOOKUP_PARENT, nd);
1511         if (error) {
1512                 set_errno(-error);
1513                 goto out_path_only;
1514         }
1515         parent_dir = nd->dentry->d_inode;
1516         /* make sure the target is there */
1517         dentry = do_lookup(nd->dentry, nd->last.name); 
1518         if (!dentry) {
1519                 set_errno(ENOENT);
1520                 goto out_path_only;
1521         }
1522         /* Make sure the target is not a directory */
1523         if (S_ISDIR(dentry->d_inode->i_mode)) {
1524                 set_errno(EISDIR);
1525                 goto out_dentry;
1526         }
1527         /* Remove the dentry from its parent */
1528         error = parent_dir->i_op->unlink(parent_dir, dentry);
1529         if (error) {
1530                 set_errno(-error);
1531                 goto out_dentry;
1532         }
1533         /* Now that our parent doesn't track us, we need to make sure we aren't
1534          * findable via the dentry cache.  DYING, so we will be freed in
1535          * dentry_release() */
1536         dentry->d_flags |= DENTRY_DYING;
1537         dcache_remove(dentry->d_sb, dentry);
1538         dentry->d_inode->i_nlink--;     /* TODO: race here, esp with a decref */
1539         /* At this point, the dentry is unlinked from the FS, and the inode has one
1540          * less link.  When the in-memory objects (dentry, inode) are going to be
1541          * released (after all open files are closed, and maybe after entries are
1542          * evicted from the cache), then nlinks will get checked and the FS-file
1543          * will get removed from the disk */
1544         retval = 0;                             /* Note the fall through to the exit paths */
1545 out_dentry:
1546         kref_put(&dentry->d_kref);
1547 out_path_only:
1548         path_release(nd);
1549         return retval;
1550 }
1551
1552 /* Checks to see if path can be accessed via mode.  Need to actually send the
1553  * mode along somehow, so this doesn't do much now.  This is an example of
1554  * decent error propagation from the lower levels via int retvals. */
1555 int do_access(char *path, int mode)
1556 {
1557         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1558         int retval = 0;
1559         nd->intent = LOOKUP_ACCESS;
1560         retval = path_lookup(path, 0, nd);
1561         path_release(nd);       
1562         return retval;
1563 }
1564
1565 int do_file_chmod(struct file *file, int mode)
1566 {
1567         int old_mode_ftype = file->f_dentry->d_inode->i_mode & __S_IFMT;
1568         #if 0
1569         /* TODO: when we have notions of uid, check for the proc's uid */
1570         if (file->f_dentry->d_inode->i_uid != UID_OF_ME)
1571                 retval = -EPERM;
1572         else
1573         #endif
1574                 file->f_dentry->d_inode->i_mode = (mode & S_PMASK) | old_mode_ftype;
1575         return 0;
1576 }
1577
1578 /* Make a directory at path with mode.  Returns -1 and sets errno on errors */
1579 int do_mkdir(char *path, int mode)
1580 {
1581         struct dentry *dentry;
1582         struct inode *parent_i;
1583         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1584         int error;
1585         int retval = -1;
1586
1587         nd->intent = LOOKUP_CREATE;
1588         /* get the parent, but don't follow links */
1589         error = path_lookup(path, LOOKUP_PARENT, nd);
1590         if (error) {
1591                 set_errno(-error);
1592                 goto out_path_only;
1593         }
1594         /* see if the target is already there, handle accordingly */
1595         dentry = do_lookup(nd->dentry, nd->last.name); 
1596         if (dentry) {
1597                 set_errno(EEXIST);
1598                 goto out_dentry;
1599         }
1600         /* Doesn't already exist, let's try to make it: */
1601         dentry = get_dentry(nd->dentry->d_sb, nd->dentry, nd->last.name);
1602         if (!dentry)
1603                 goto out_path_only;
1604         parent_i = nd->dentry->d_inode;
1605         if (create_dir(parent_i, dentry, mode))
1606                 goto out_dentry;
1607         dcache_put(dentry->d_sb, dentry);
1608         retval = 0;                             /* Note the fall through to the exit paths */
1609 out_dentry:
1610         kref_put(&dentry->d_kref);
1611 out_path_only:
1612         path_release(nd);
1613         return retval;
1614 }
1615
1616 int do_rmdir(char *path)
1617 {
1618         struct dentry *dentry;
1619         struct inode *parent_i;
1620         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
1621         int error;
1622         int retval = -1;
1623
1624         /* get the parent, following links (probably want this), and we must get a
1625          * directory.  Note, current versions of path_lookup can't handle both
1626          * PARENT and DIRECTORY, at least, it doesn't check that *path is a
1627          * directory. */
1628         error = path_lookup(path, LOOKUP_PARENT | LOOKUP_FOLLOW | LOOKUP_DIRECTORY,
1629                             nd);
1630         if (error) {
1631                 set_errno(-error);
1632                 goto out_path_only;
1633         }
1634         /* make sure the target is already there, handle accordingly */
1635         dentry = do_lookup(nd->dentry, nd->last.name); 
1636         if (!dentry) {
1637                 set_errno(ENOENT);
1638                 goto out_path_only;
1639         }
1640         if (!S_ISDIR(dentry->d_inode->i_mode)) {
1641                 set_errno(ENOTDIR);
1642                 goto out_dentry;
1643         }
1644         if (dentry->d_mount_point) {
1645                 set_errno(EBUSY);
1646                 goto out_dentry;
1647         }
1648         /* TODO: make sure we aren't a mount or processes root (EBUSY) */
1649         /* Now for the removal.  the FSs will check if they are empty */
1650         parent_i = nd->dentry->d_inode;
1651         error = parent_i->i_op->rmdir(parent_i, dentry);
1652         if (error < 0) {
1653                 set_errno(-error);
1654                 goto out_dentry;
1655         }
1656         /* Now that our parent doesn't track us, we need to make sure we aren't
1657          * findable via the dentry cache.  DYING, so we will be freed in
1658          * dentry_release() */
1659         dentry->d_flags |= DENTRY_DYING;
1660         dcache_remove(dentry->d_sb, dentry);
1661         /* Decref ourselves, so inode_release() knows we are done */
1662         dentry->d_inode->i_nlink--;
1663         TAILQ_REMOVE(&nd->dentry->d_subdirs, dentry, d_subdirs_link);
1664         parent_i->i_nlink--;            /* TODO: race on this, esp since its a decref */
1665         /* we still have d_parent and a kref on our parent, which will go away when
1666          * the in-memory dentry object goes away. */
1667         retval = 0;                             /* Note the fall through to the exit paths */
1668 out_dentry:
1669         kref_put(&dentry->d_kref);
1670 out_path_only:
1671         path_release(nd);
1672         return retval;
1673 }
1674
1675 /* Pipes: Doing a simple buffer with reader and writer offsets.  Size is power
1676  * of two, so we can easily compute its status and whatnot. */
1677
1678 #define PIPE_SZ                                 (1 << PGSHIFT)
1679
1680 static size_t pipe_get_rd_idx(struct pipe_inode_info *pii)
1681 {
1682         return pii->p_rd_off & (PIPE_SZ - 1);
1683 }
1684
1685 static size_t pipe_get_wr_idx(struct pipe_inode_info *pii)
1686 {
1687
1688         return pii->p_wr_off & (PIPE_SZ - 1);
1689 }
1690
1691 static bool pipe_is_empty(struct pipe_inode_info *pii)
1692 {
1693         return __ring_empty(pii->p_wr_off, pii->p_rd_off);
1694 }
1695
1696 static bool pipe_is_full(struct pipe_inode_info *pii)
1697 {
1698         return __ring_full(PIPE_SZ, pii->p_wr_off, pii->p_rd_off);
1699 }
1700
1701 static size_t pipe_nr_full(struct pipe_inode_info *pii)
1702 {
1703         return __ring_nr_full(pii->p_wr_off, pii->p_rd_off);
1704 }
1705
1706 static size_t pipe_nr_empty(struct pipe_inode_info *pii)
1707 {
1708         return __ring_nr_empty(PIPE_SZ, pii->p_wr_off, pii->p_rd_off);
1709 }
1710
1711 ssize_t pipe_file_read(struct file *file, char *buf, size_t count,
1712                        off64_t *offset)
1713 {
1714         struct pipe_inode_info *pii = file->f_dentry->d_inode->i_pipe;
1715         size_t copy_amt, amt_copied = 0;
1716
1717         cv_lock(&pii->p_cv);
1718         while (pipe_is_empty(pii)) {
1719                 /* We wait til the pipe is drained before sending EOF if there are no
1720                  * writers (instead of aborting immediately) */
1721                 if (!pii->p_nr_writers) {
1722                         cv_unlock(&pii->p_cv);
1723                         return 0;
1724                 }
1725                 if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {
1726                         cv_unlock(&pii->p_cv);
1727                         set_errno(EAGAIN);
1728                         return -1;
1729                 }
1730                 cv_wait(&pii->p_cv);
1731                 cpu_relax();
1732         }
1733         /* We might need to wrap-around with our copy, so we'll do the copy in two
1734          * passes.  This will copy up to the end of the buffer, then on the next
1735          * pass will copy the rest to the beginning of the buffer (if necessary) */
1736         for (int i = 0; i < 2; i++) {
1737                 copy_amt = MIN(PIPE_SZ - pipe_get_rd_idx(pii),
1738                                MIN(pipe_nr_full(pii), count));
1739                 assert(current);        /* shouldn't pipe from the kernel */
1740                 memcpy_to_user(current, buf, pii->p_buf + pipe_get_rd_idx(pii),
1741                                copy_amt);
1742                 buf += copy_amt;
1743                 count -= copy_amt;
1744                 pii->p_rd_off += copy_amt;
1745                 amt_copied += copy_amt;
1746         }
1747         /* Just using one CV for both readers and writers.  We should rarely have
1748          * multiple readers or writers. */
1749         if (amt_copied)
1750                 __cv_broadcast(&pii->p_cv);
1751         cv_unlock(&pii->p_cv);
1752         return amt_copied;
1753 }
1754
1755 /* Note: we're not dealing with PIPE_BUF and minimum atomic chunks, unless I
1756  * have to later. */
1757 ssize_t pipe_file_write(struct file *file, const char *buf, size_t count,
1758                         off64_t *offset)
1759 {
1760         struct pipe_inode_info *pii = file->f_dentry->d_inode->i_pipe;
1761         size_t copy_amt, amt_copied = 0;
1762
1763         cv_lock(&pii->p_cv);
1764         /* Write aborts right away if there are no readers, regardless of pipe
1765          * status. */
1766         if (!pii->p_nr_readers) {
1767                 cv_unlock(&pii->p_cv);
1768                 set_errno(EPIPE);
1769                 return -1;
1770         }
1771         while (pipe_is_full(pii)) {
1772                 if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {
1773                         cv_unlock(&pii->p_cv);
1774                         set_errno(EAGAIN);
1775                         return -1;
1776                 }
1777                 cv_wait(&pii->p_cv);
1778                 cpu_relax();
1779                 /* Still need to check in the loop, in case the last reader left while
1780                  * we slept. */
1781                 if (!pii->p_nr_readers) {
1782                         cv_unlock(&pii->p_cv);
1783                         set_errno(EPIPE);
1784                         return -1;
1785                 }
1786         }
1787         /* We might need to wrap-around with our copy, so we'll do the copy in two
1788          * passes.  This will copy up to the end of the buffer, then on the next
1789          * pass will copy the rest to the beginning of the buffer (if necessary) */
1790         for (int i = 0; i < 2; i++) {
1791                 copy_amt = MIN(PIPE_SZ - pipe_get_wr_idx(pii),
1792                                MIN(pipe_nr_empty(pii), count));
1793                 assert(current);        /* shouldn't pipe from the kernel */
1794                 memcpy_from_user(current, pii->p_buf + pipe_get_wr_idx(pii), buf,
1795                                  copy_amt);
1796                 buf += copy_amt;
1797                 count -= copy_amt;
1798                 pii->p_wr_off += copy_amt;
1799                 amt_copied += copy_amt;
1800         }
1801         /* Just using one CV for both readers and writers.  We should rarely have
1802          * multiple readers or writers. */
1803         if (amt_copied)
1804                 __cv_broadcast(&pii->p_cv);
1805         cv_unlock(&pii->p_cv);
1806         return amt_copied;
1807 }
1808
1809 /* In open and release, we need to track the number of readers and writers,
1810  * which we can differentiate by the file flags. */
1811 int pipe_open(struct inode *inode, struct file *file)
1812 {
1813         struct pipe_inode_info *pii = inode->i_pipe;
1814         cv_lock(&pii->p_cv);
1815         /* Ugliness due to not using flags for O_RDONLY and friends... */
1816         if (file->f_mode == S_IRUSR) {
1817                 pii->p_nr_readers++;
1818         } else if (file->f_mode == S_IWUSR) {
1819                 pii->p_nr_writers++;
1820         } else {
1821                 warn("Bad pipe file flags 0x%x\n", file->f_flags);
1822         }
1823         cv_unlock(&pii->p_cv);
1824         return 0;
1825 }
1826
1827 int pipe_release(struct inode *inode, struct file *file)
1828 {
1829         struct pipe_inode_info *pii = inode->i_pipe;
1830         cv_lock(&pii->p_cv);
1831         /* Ugliness due to not using flags for O_RDONLY and friends... */
1832         if (file->f_mode == S_IRUSR) {
1833                 pii->p_nr_readers--;
1834         } else if (file->f_mode == S_IWUSR) {
1835                 pii->p_nr_writers--;
1836         } else {
1837                 warn("Bad pipe file flags 0x%x\n", file->f_flags);
1838         }
1839         /* need to wake up any sleeping readers/writers, since we might be done */
1840         __cv_broadcast(&pii->p_cv);
1841         cv_unlock(&pii->p_cv);
1842         return 0;
1843 }
1844
1845 struct file_operations pipe_f_op = {
1846         .read = pipe_file_read,
1847         .write = pipe_file_write,
1848         .open = pipe_open,
1849         .release = pipe_release,
1850         0
1851 };
1852
1853 void pipe_debug(struct file *f)
1854 {
1855         struct pipe_inode_info *pii = f->f_dentry->d_inode->i_pipe;
1856         assert(pii);
1857         printk("PIPE %p\n", pii);
1858         printk("\trdoff %p\n", pii->p_rd_off);
1859         printk("\twroff %p\n", pii->p_wr_off);
1860         printk("\tnr_rds %d\n", pii->p_nr_readers);
1861         printk("\tnr_wrs %d\n", pii->p_nr_writers);
1862         printk("\tcv waiters %d\n", pii->p_cv.nr_waiters);
1863
1864 }
1865
1866 /* General plan: get a dentry/inode to represent the pipe.  We'll alloc it from
1867  * the default_ns SB, but won't actually link it anywhere.  It'll only be held
1868  * alive by the krefs, til all the FDs are closed. */
1869 int do_pipe(struct file **pipe_files, int flags)
1870 {
1871         struct dentry *pipe_d;
1872         struct inode *pipe_i;
1873         struct file *pipe_f_read, *pipe_f_write;
1874         struct super_block *def_sb = default_ns.root->mnt_sb;
1875         struct pipe_inode_info *pii;
1876
1877         pipe_d = get_dentry(def_sb, 0, "pipe");
1878         if (!pipe_d)
1879                 return -1;
1880         pipe_d->d_op = &dummy_d_op;
1881         pipe_i = get_inode(pipe_d);
1882         if (!pipe_i)
1883                 goto error_post_dentry;
1884         /* preemptively mark the dentry for deletion.  we have an unlinked dentry
1885          * right off the bat, held in only by the kref chain (pipe_d is the ref). */
1886         pipe_d->d_flags |= DENTRY_DYING;
1887         /* pipe_d->d_inode still has one ref to pipe_i, keeping the inode alive */
1888         kref_put(&pipe_i->i_kref);
1889         /* init inode fields.  note we're using the dummy ops for i_op and d_op */
1890         pipe_i->i_mode = S_IRWXU | S_IRWXG | S_IRWXO;
1891         SET_FTYPE(pipe_i->i_mode, __S_IFIFO);   /* using type == FIFO */
1892         pipe_i->i_nlink = 1;                    /* one for the dentry */
1893         pipe_i->i_uid = 0;
1894         pipe_i->i_gid = 0;
1895         pipe_i->i_size = PGSIZE;
1896         pipe_i->i_blocks = 0;
1897         pipe_i->i_atime.tv_sec = 0;
1898         pipe_i->i_atime.tv_nsec = 0;
1899         pipe_i->i_mtime.tv_sec = 0;
1900         pipe_i->i_mtime.tv_nsec = 0;
1901         pipe_i->i_ctime.tv_sec = 0;
1902         pipe_i->i_ctime.tv_nsec = 0;
1903         pipe_i->i_fs_info = 0;
1904         pipe_i->i_op = &dummy_i_op;
1905         pipe_i->i_fop = &pipe_f_op;
1906         pipe_i->i_socket = FALSE;
1907         /* Actually build the pipe.  We're using one page, hanging off the
1908          * pipe_inode_info struct.  When we release the inode, we free the pipe
1909          * memory too */
1910         pipe_i->i_pipe = kmalloc(sizeof(struct pipe_inode_info), KMALLOC_WAIT);
1911         pii = pipe_i->i_pipe;
1912         if (!pii) {
1913                 set_errno(ENOMEM);
1914                 goto error_kmalloc;
1915         }
1916         pii->p_buf = kpage_zalloc_addr();
1917         if (!pii->p_buf) {
1918                 set_errno(ENOMEM);
1919                 goto error_kpage;
1920         }
1921         pii->p_rd_off = 0;
1922         pii->p_wr_off = 0;
1923         pii->p_nr_readers = 0;
1924         pii->p_nr_writers = 0;
1925         cv_init(&pii->p_cv);    /* must do this before dentry_open / pipe_open */
1926         /* Now we have an inode for the pipe.  We need two files for the read and
1927          * write ends of the pipe. */
1928         flags &= ~(O_ACCMODE);  /* avoid user bugs */
1929         pipe_f_read = dentry_open(pipe_d, flags | O_RDONLY);
1930         if (!pipe_f_read)
1931                 goto error_f_read;
1932         pipe_f_write = dentry_open(pipe_d, flags | O_WRONLY);
1933         if (!pipe_f_write)
1934                 goto error_f_write;
1935         pipe_files[0] = pipe_f_read;
1936         pipe_files[1] = pipe_f_write;
1937         return 0;
1938
1939 error_f_write:
1940         kref_put(&pipe_f_read->f_kref);
1941 error_f_read:
1942         page_decref(kva2page(pii->p_buf));
1943 error_kpage:
1944         kfree(pipe_i->i_pipe);
1945 error_kmalloc:
1946         /* We don't need to free the pipe_i; putting the dentry will free it */
1947 error_post_dentry:
1948         /* Note we only free the dentry on failure. */
1949         kref_put(&pipe_d->d_kref);
1950         return -1;
1951 }
1952
1953 struct file *alloc_file(void)
1954 {
1955         struct file *file = kmem_cache_alloc(file_kcache, 0);
1956         if (!file) {
1957                 set_errno(ENOMEM);
1958                 return 0;
1959         }
1960         /* one for the ref passed out*/
1961         kref_init(&file->f_kref, file_release, 1);
1962         return file;
1963 }
1964
1965 /* Opens and returns the file specified by dentry */
1966 struct file *dentry_open(struct dentry *dentry, int flags)
1967 {
1968         struct inode *inode;
1969         struct file *file;
1970         int desired_mode;
1971         inode = dentry->d_inode;
1972         /* Do the mode first, since we can still error out.  f_mode stores how the
1973          * OS file is open, which can be more restrictive than the i_mode */
1974         switch (flags & (O_RDONLY | O_WRONLY | O_RDWR)) {
1975                 case O_RDONLY:
1976                         desired_mode = S_IRUSR;
1977                         break;
1978                 case O_WRONLY:
1979                         desired_mode = S_IWUSR;
1980                         break;
1981                 case O_RDWR:
1982                         desired_mode = S_IRUSR | S_IWUSR;
1983                         break;
1984                 default:
1985                         goto error_access;
1986         }
1987         if (check_perms(inode, desired_mode))
1988                 goto error_access;
1989         file = alloc_file();
1990         if (!file)
1991                 return 0;
1992         file->f_mode = desired_mode;
1993         /* Add to the list of all files of this SB */
1994         TAILQ_INSERT_TAIL(&inode->i_sb->s_files, file, f_list);
1995         kref_get(&dentry->d_kref, 1);
1996         file->f_dentry = dentry;
1997         kref_get(&inode->i_sb->s_mount->mnt_kref, 1);
1998         file->f_vfsmnt = inode->i_sb->s_mount;          /* saving a ref to the vmnt...*/
1999         file->f_op = inode->i_fop;
2000         /* Don't store creation flags */
2001         file->f_flags = flags & ~O_CREAT_FLAGS;
2002         file->f_pos = 0;
2003         file->f_uid = inode->i_uid;
2004         file->f_gid = inode->i_gid;
2005         file->f_error = 0;
2006 //      struct event_poll_tailq         f_ep_links;
2007         spinlock_init(&file->f_ep_lock);
2008         file->f_privdata = 0;                                           /* prob overriden by the fs */
2009         file->f_mapping = inode->i_mapping;
2010         file->f_op->open(inode, file);
2011         return file;
2012 error_access:
2013         set_errno(EACCES);
2014         return 0;
2015 }
2016
2017 /* Closes a file, fsync, whatever else is necessary.  Called when the kref hits
2018  * 0.  Note that the file is not refcounted on the s_files list, nor is the
2019  * f_mapping refcounted (it is pinned by the i_mapping). */
2020 void file_release(struct kref *kref)
2021 {
2022         struct file *file = container_of(kref, struct file, f_kref);
2023
2024         struct super_block *sb = file->f_dentry->d_sb;
2025         spin_lock(&sb->s_lock);
2026         TAILQ_REMOVE(&sb->s_files, file, f_list);
2027         spin_unlock(&sb->s_lock);
2028
2029         /* TODO: fsync (BLK).  also, we may want to parallelize the blocking that
2030          * could happen in here (spawn kernel threads)... */
2031         file->f_op->release(file->f_dentry->d_inode, file);
2032         /* Clean up the other refs we hold */
2033         kref_put(&file->f_dentry->d_kref);
2034         kref_put(&file->f_vfsmnt->mnt_kref);
2035         kmem_cache_free(file_kcache, file);
2036 }
2037
2038 /* Process-related File management functions */
2039
2040 /* Given any FD, get the appropriate file, 0 o/w */
2041 struct file *get_file_from_fd(struct files_struct *open_files, int file_desc)
2042 {
2043         struct file *retval = 0;
2044         if (file_desc < 0)
2045                 return 0;
2046         spin_lock(&open_files->lock);
2047         if (open_files->closed) {
2048                 spin_unlock(&open_files->lock);
2049                 return 0;
2050         }
2051         if (file_desc < open_files->max_fdset) {
2052                 if (GET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, file_desc)) {
2053                         /* while max_files and max_fdset might not line up, we should never
2054                          * have a valid fdset higher than files */
2055                         assert(file_desc < open_files->max_files);
2056                         retval = open_files->fd[file_desc].fd_file;
2057                         /* 9ns might be using this one, in which case file == 0 */
2058                         if (retval)
2059                                 kref_get(&retval->f_kref, 1);
2060                 }
2061         }
2062         spin_unlock(&open_files->lock);
2063         return retval;
2064 }
2065
2066 /* Grow the vfs fd set */
2067 static int grow_fd_set(struct files_struct *open_files) {
2068         int n;
2069         struct file_desc *nfd, *ofd;
2070
2071         /* Only update open_fds once. If currently pointing to open_fds_init, then
2072          * update it to point to a newly allocated fd_set with space for
2073          * NR_FILE_DESC_MAX */
2074         if (open_files->open_fds == (struct fd_set*)&open_files->open_fds_init) {
2075                 open_files->open_fds = kzmalloc(sizeof(struct fd_set), 0);
2076                 memmove(open_files->open_fds, &open_files->open_fds_init,
2077                         sizeof(struct small_fd_set));
2078         }
2079
2080         /* Grow the open_files->fd array in increments of NR_OPEN_FILES_DEFAULT */
2081         n = open_files->max_files + NR_OPEN_FILES_DEFAULT;
2082         if (n > NR_FILE_DESC_MAX)
2083                 n = NR_FILE_DESC_MAX;
2084         nfd = kzmalloc(n * sizeof(struct file_desc), 0);
2085         if (nfd == NULL)
2086                 return -1;
2087
2088         /* Move the old array on top of the new one */
2089         ofd = open_files->fd;
2090         memmove(nfd, ofd, open_files->max_files * sizeof(struct file_desc));
2091
2092         /* Update the array and the maxes for both max_files and max_fdset */
2093         open_files->fd = nfd;
2094         open_files->max_files = n;
2095         open_files->max_fdset = n;
2096
2097         /* Only free the old one if it wasn't pointing to open_files->fd_array */
2098         if (ofd != open_files->fd_array)
2099                 kfree(ofd);
2100         return 0;
2101 }
2102
2103 /* Free the vfs fd set if necessary */
2104 static void free_fd_set(struct files_struct *open_files) {
2105         if (open_files->open_fds != (struct fd_set*)&open_files->open_fds_init) {
2106                 kfree(open_files->open_fds);
2107                 assert(open_files->fd != open_files->fd_array);
2108                 kfree(open_files->fd);
2109         }
2110 }
2111
2112 /* 9ns: puts back an FD from the VFS-FD-space. */
2113 int put_fd(struct files_struct *open_files, int file_desc)
2114 {
2115         if (file_desc < 0) {
2116                 warn("Negative FD!\n");
2117                 return 0;
2118         }
2119         spin_lock(&open_files->lock);
2120         if (file_desc < open_files->max_fdset) {
2121                 if (GET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, file_desc)) {
2122                         /* while max_files and max_fdset might not line up, we should never
2123                          * have a valid fdset higher than files */
2124                         assert(file_desc < open_files->max_files);
2125                         CLR_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, file_desc);
2126                 }
2127         }
2128         spin_unlock(&open_files->lock);
2129         return 0;
2130 }
2131
2132 /* Remove FD from the open files, if it was there, and return f.  Currently,
2133  * this decref's f, so the return value is not consumable or even usable.  This
2134  * hasn't been thought through yet. */
2135 struct file *put_file_from_fd(struct files_struct *open_files, int file_desc)
2136 {
2137         struct file *file = 0;
2138         if (file_desc < 0)
2139                 return 0;
2140         spin_lock(&open_files->lock);
2141         if (file_desc < open_files->max_fdset) {
2142                 if (GET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, file_desc)) {
2143                         /* while max_files and max_fdset might not line up, we should never
2144                          * have a valid fdset higher than files */
2145                         assert(file_desc < open_files->max_files);
2146                         file = open_files->fd[file_desc].fd_file;
2147                         open_files->fd[file_desc].fd_file = 0;
2148                         assert(file);   /* 9ns shouldn't call this put */
2149                         kref_put(&file->f_kref);
2150                         CLR_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, file_desc);
2151                 }
2152         }
2153         spin_unlock(&open_files->lock);
2154         return file;
2155 }
2156
2157 static int __get_fd(struct files_struct *open_files, int low_fd)
2158 {
2159         int slot = -1;
2160         if ((low_fd < 0) || (low_fd > NR_FILE_DESC_MAX))
2161                 return -EINVAL;
2162         if (open_files->closed)
2163                 return -EINVAL; /* won't matter, they are dying */
2164
2165         /* Loop until we have a valid slot (we grow the fd_array at the bottom of
2166          * the loop if we haven't found a slot in the current array */
2167         while (slot == -1) {
2168                 for (low_fd; low_fd < open_files->max_fdset; low_fd++) {
2169                         if (GET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, low_fd))
2170                                 continue;
2171                         slot = low_fd;
2172                         SET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, slot);
2173                         assert(slot < open_files->max_files &&
2174                                open_files->fd[slot].fd_file == 0);
2175                         if (slot >= open_files->next_fd)
2176                                 open_files->next_fd = slot + 1;
2177                         break;
2178                 }
2179                 if (slot == -1) {
2180                         /* Expand the FD array and fd_set */
2181                         if (grow_fd_set(open_files) == -1)
2182                                 return -ENOMEM;
2183                         /* loop after growing */
2184                 }
2185         }
2186         return slot;
2187 }
2188
2189 /* Gets and claims a free FD, used by 9ns.  < 0 == error. */
2190 int get_fd(struct files_struct *open_files, int low_fd)
2191 {
2192         int slot;
2193         spin_lock(&open_files->lock);
2194         slot = __get_fd(open_files, low_fd);
2195         spin_unlock(&open_files->lock);
2196         return slot;
2197 }
2198
2199 static int __claim_fd(struct files_struct *open_files, int file_desc)
2200 {
2201         if ((file_desc < 0) || (file_desc > NR_FILE_DESC_MAX))
2202                 return -EINVAL;
2203         if (open_files->closed)
2204                 return -EINVAL; /* won't matter, they are dying */
2205
2206         /* Grow the open_files->fd_set until the file_desc can fit inside it */
2207         while(file_desc >= open_files->max_files) {
2208                 grow_fd_set(open_files);
2209                 cpu_relax();
2210         }
2211
2212         /* If we haven't grown, this could be a problem, so check for it */
2213         if (GET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, file_desc))
2214                 return -ENFILE; /* Should never really happen. Here to catch bugs. */
2215
2216         SET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, file_desc);
2217         assert(file_desc < open_files->max_files && open_files->fd[0].fd_file == 0);
2218         if (file_desc >= open_files->next_fd)
2219                 open_files->next_fd = file_desc + 1;
2220         return 0;
2221 }
2222
2223 /* Claims a specific FD when duping FDs. used by 9ns.  < 0 == error. */
2224 int claim_fd(struct files_struct *open_files, int file_desc)
2225 {
2226         int ret;
2227         spin_lock(&open_files->lock);
2228         ret = __claim_fd(open_files, file_desc);
2229         spin_unlock(&open_files->lock);
2230         return ret;
2231 }
2232
2233 /* Inserts the file in the files_struct, returning the corresponding new file
2234  * descriptor, or an error code.  We start looking for open fds from low_fd. */
2235 int insert_file(struct files_struct *open_files, struct file *file, int low_fd)
2236 {
2237         int slot;
2238         spin_lock(&open_files->lock);
2239         slot = __get_fd(open_files, low_fd);
2240         if (slot < 0) {
2241                 spin_unlock(&open_files->lock);
2242                 return slot;
2243         }
2244         assert(slot < open_files->max_files &&
2245                open_files->fd[slot].fd_file == 0);
2246         kref_get(&file->f_kref, 1);
2247         open_files->fd[slot].fd_file = file;
2248         open_files->fd[slot].fd_flags = 0;
2249         spin_unlock(&open_files->lock);
2250         return slot;
2251 }
2252
2253 /* Closes all open files.  Mostly just a "put" for all files.  If cloexec, it
2254  * will only close files that are opened with O_CLOEXEC. */
2255 void close_all_files(struct files_struct *open_files, bool cloexec)
2256 {
2257         struct file *file;
2258         spin_lock(&open_files->lock);
2259         if (open_files->closed) {
2260                 spin_unlock(&open_files->lock);
2261                 return;
2262         }
2263         for (int i = 0; i < open_files->max_fdset; i++) {
2264                 if (GET_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, i)) {
2265                         /* while max_files and max_fdset might not line up, we should never
2266                          * have a valid fdset higher than files */
2267                         assert(i < open_files->max_files);
2268                         file = open_files->fd[i].fd_file;
2269                         /* no file == 9ns uses the FD.  they will deal with it */
2270                         if (!file)
2271                                 continue;
2272                         if (cloexec && !(open_files->fd[i].fd_flags & O_CLOEXEC))
2273                                 continue;
2274                         /* Actually close the file */
2275                         open_files->fd[i].fd_file = 0;
2276                         assert(file);
2277                         kref_put(&file->f_kref);
2278                         CLR_BITMASK_BIT(open_files->open_fds->fds_bits, i);
2279                 }
2280         }
2281         if (!cloexec) {
2282                 free_fd_set(open_files);
2283                 open_files->closed = TRUE;
2284         }
2285         spin_unlock(&open_files->lock);
2286 }
2287
2288 /* Inserts all of the files from src into dst, used by sys_fork(). */
2289 void clone_files(struct files_struct *src, struct files_struct *dst)
2290 {
2291         struct file *file;
2292         spin_lock(&src->lock);
2293         if (src->closed) {
2294                 spin_unlock(&src->lock);
2295                 return;
2296         }
2297         spin_lock(&dst->lock);
2298         if (dst->closed) {
2299                 warn("Destination closed before it opened");
2300                 spin_unlock(&dst->lock);
2301                 spin_unlock(&src->lock);
2302                 return;
2303         }
2304         for (int i = 0; i < src->max_fdset; i++) {
2305                 if (GET_BITMASK_BIT(src->open_fds->fds_bits, i)) {
2306                         /* while max_files and max_fdset might not line up, we should never
2307                          * have a valid fdset higher than files */
2308                         assert(i < src->max_files);
2309                         file = src->fd[i].fd_file;
2310                         assert(i < dst->max_files && dst->fd[i].fd_file == 0);
2311                         SET_BITMASK_BIT(dst->open_fds->fds_bits, i);
2312                         dst->fd[i].fd_file = file;
2313                         /* no file means 9ns is using it, they clone separately */
2314                         if (file)
2315                                 kref_get(&file->f_kref, 1);
2316                         if (i >= dst->next_fd)
2317                                 dst->next_fd = i + 1;
2318                 }
2319         }
2320         spin_unlock(&dst->lock);
2321         spin_unlock(&src->lock);
2322 }
2323
2324 /* Change the working directory of the given fs env (one per process, at this
2325  * point).  Returns 0 for success, -ERROR for whatever error. */
2326 int do_chdir(struct fs_struct *fs_env, char *path)
2327 {
2328         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
2329         int retval;
2330         retval = path_lookup(path, LOOKUP_DIRECTORY, nd);
2331         if (!retval) {
2332                 /* nd->dentry is the place we want our PWD to be */
2333                 kref_get(&nd->dentry->d_kref, 1);
2334                 kref_put(&fs_env->pwd->d_kref);
2335                 fs_env->pwd = nd->dentry;
2336         }
2337         path_release(nd);
2338         return retval;
2339 }
2340
2341 /* Returns a null-terminated string of up to length cwd_l containing the
2342  * absolute path of fs_env, (up to fs_env's root).  Be sure to kfree the char*
2343  * "kfree_this" when you are done with it.  We do this since it's easier to
2344  * build this string going backwards.  Note cwd_l is not a strlen, it's an
2345  * absolute size. */
2346 char *do_getcwd(struct fs_struct *fs_env, char **kfree_this, size_t cwd_l)
2347 {
2348         struct dentry *dentry = fs_env->pwd;
2349         size_t link_len;
2350         char *path_start, *kbuf;
2351
2352         if (cwd_l < 2) {
2353                 set_errno(ERANGE);
2354                 return 0;
2355         }
2356         kbuf = kmalloc(cwd_l, 0);
2357         if (!kbuf) {
2358                 set_errno(ENOMEM);
2359                 return 0;
2360         }
2361         *kfree_this = kbuf;
2362         kbuf[cwd_l - 1] = '\0';
2363         kbuf[cwd_l - 2] = '/';
2364         /* for each dentry in the path, all the way back to the root of fs_env, we
2365          * grab the dentry name, push path_start back enough, and write in the name,
2366          * using /'s to terminate.  We skip the root, since we don't want it's
2367          * actual name, just "/", which is set before each loop. */
2368         path_start = kbuf + cwd_l - 2;  /* the last byte written */
2369         while (dentry != fs_env->root) {
2370                 link_len = dentry->d_name.len;          /* this does not count the \0 */
2371                 if (path_start - (link_len + 2) < kbuf) {
2372                         kfree(kbuf);
2373                         set_errno(ERANGE);
2374                         return 0;
2375                 }
2376                 path_start -= link_len;
2377                 strncpy(path_start, dentry->d_name.name, link_len);
2378                 path_start--;
2379                 *path_start = '/';
2380                 dentry = dentry->d_parent;      
2381         }
2382         return path_start;
2383 }
2384
2385 static void print_dir(struct dentry *dentry, char *buf, int depth)
2386 {
2387         struct dentry *child_d;
2388         struct dirent next = {0};
2389         struct file *dir;
2390         int retval;
2391
2392         if (!S_ISDIR(dentry->d_inode->i_mode)) {
2393                 warn("Thought this was only directories!!");
2394                 return;
2395         }
2396         /* Print this dentry */
2397         printk("%s%s/ nlink: %d\n", buf, dentry->d_name.name,
2398                dentry->d_inode->i_nlink);
2399         if (dentry->d_mount_point) {
2400                 dentry = dentry->d_mounted_fs->mnt_root;
2401         }
2402         if (depth >= 32)
2403                 return;
2404         /* Set buffer for our kids */
2405         buf[depth] = '\t';
2406         dir = dentry_open(dentry, 0);
2407         if (!dir)
2408                 panic("Filesystem seems inconsistent - unable to open a dir!");
2409         /* Process every child, recursing on directories */
2410         while (1) {
2411                 retval = dir->f_op->readdir(dir, &next);
2412                 if (retval >= 0) {
2413                         /* Skip .., ., and empty entries */
2414                         if (!strcmp("..", next.d_name) || !strcmp(".", next.d_name) ||
2415                             next.d_ino == 0)
2416                                 goto loop_next;
2417                         /* there is an entry, now get its dentry */
2418                         child_d = do_lookup(dentry, next.d_name);
2419                         if (!child_d)
2420                                 panic("Inconsistent FS, dirent doesn't have a dentry!");
2421                         /* Recurse for directories, or just print the name for others */
2422                         switch (child_d->d_inode->i_mode & __S_IFMT) {
2423                                 case (__S_IFDIR):
2424                                         print_dir(child_d, buf, depth + 1);
2425                                         break;
2426                                 case (__S_IFREG):
2427                                         printk("%s%s size(B): %d nlink: %d\n", buf, next.d_name,
2428                                                child_d->d_inode->i_size, child_d->d_inode->i_nlink);
2429                                         break;
2430                                 case (__S_IFLNK):
2431                                         printk("%s%s -> %s\n", buf, next.d_name,
2432                                                child_d->d_inode->i_op->readlink(child_d));
2433                                         break;
2434                                 case (__S_IFCHR):
2435                                         printk("%s%s (char device) nlink: %d\n", buf, next.d_name,
2436                                                child_d->d_inode->i_nlink);
2437                                         break;
2438                                 case (__S_IFBLK):
2439                                         printk("%s%s (block device) nlink: %d\n", buf, next.d_name,
2440                                                child_d->d_inode->i_nlink);
2441                                         break;
2442                                 default:
2443                                         warn("Look around you!  Unknown filetype!");
2444                         }
2445                         kref_put(&child_d->d_kref);     
2446                 }
2447 loop_next:
2448                 if (retval <= 0)
2449                         break;
2450         }
2451         /* Reset buffer to the way it was */
2452         buf[depth] = '\0';
2453         kref_put(&dir->f_kref);
2454 }
2455
2456 /* Debugging */
2457 int ls_dash_r(char *path)
2458 {
2459         struct nameidata nd_r = {0}, *nd = &nd_r;
2460         int error;
2461         char buf[32] = {0};
2462
2463         error = path_lookup(path, LOOKUP_ACCESS | LOOKUP_DIRECTORY, nd);
2464         if (error) {
2465                 path_release(nd);
2466                 return error;
2467         }
2468         print_dir(nd->dentry, buf, 0);
2469         path_release(nd);
2470         return 0;
2471 }
2472
2473 /* Dummy ops, to catch weird operations we weren't expecting */
2474 int dummy_create(struct inode *dir, struct dentry *dentry, int mode,
2475                  struct nameidata *nd)
2476 {
2477         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2478         return -1;
2479 }
2480
2481 struct dentry *dummy_lookup(struct inode *dir, struct dentry *dentry,
2482                           struct nameidata *nd)
2483 {
2484         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2485         return 0;
2486 }
2487
2488 int dummy_link(struct dentry *old_dentry, struct inode *dir,
2489              struct dentry *new_dentry)
2490 {
2491         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2492         return -1;
2493 }
2494
2495 int dummy_unlink(struct inode *dir, struct dentry *dentry)
2496 {
2497         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2498         return -1;
2499 }
2500
2501 int dummy_symlink(struct inode *dir, struct dentry *dentry, const char *symname)
2502 {
2503         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2504         return -1;
2505 }
2506
2507 int dummy_mkdir(struct inode *dir, struct dentry *dentry, int mode)
2508 {
2509         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2510         return -1;
2511 }
2512
2513 int dummy_rmdir(struct inode *dir, struct dentry *dentry)
2514 {
2515         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2516         return -1;
2517 }
2518
2519 int dummy_mknod(struct inode *dir, struct dentry *dentry, int mode, dev_t rdev)
2520 {
2521         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2522         return -1;
2523 }
2524
2525 int dummy_rename(struct inode *old_dir, struct dentry *old_dentry,
2526                struct inode *new_dir, struct dentry *new_dentry)
2527 {
2528         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2529         return -1;
2530 }
2531
2532 char *dummy_readlink(struct dentry *dentry)
2533 {
2534         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2535         return 0;
2536 }
2537
2538 void dummy_truncate(struct inode *inode)
2539 {
2540         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2541 }
2542
2543 int dummy_permission(struct inode *inode, int mode, struct nameidata *nd)
2544 {
2545         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2546         return -1;
2547 }
2548
2549 int dummy_d_revalidate(struct dentry *dir, struct nameidata *nd)
2550 {
2551         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2552         return -1;
2553 }
2554
2555 int dummy_d_hash(struct dentry *dentry, struct qstr *name)
2556 {
2557         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2558         return -1;
2559 }
2560
2561 int dummy_d_compare(struct dentry *dir, struct qstr *name1, struct qstr *name2)
2562 {
2563         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2564         return -1;
2565 }
2566
2567 int dummy_d_delete(struct dentry *dentry)
2568 {
2569         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2570         return -1;
2571 }
2572
2573 int dummy_d_release(struct dentry *dentry)
2574 {
2575         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2576         return -1;
2577 }
2578
2579 void dummy_d_iput(struct dentry *dentry, struct inode *inode)
2580 {
2581         printk("Dummy VFS function %s called!\n", __FUNCTION__);
2582 }
2583
2584 struct inode_operations dummy_i_op = {
2585         dummy_create,
2586         dummy_lookup,
2587         dummy_link,
2588         dummy_unlink,
2589         dummy_symlink,
2590         dummy_mkdir,
2591         dummy_rmdir,
2592         dummy_mknod,
2593         dummy_rename,
2594         dummy_readlink,
2595         dummy_truncate,
2596         dummy_permission,
2597 };
2598
2599 struct dentry_operations dummy_d_op = {
2600         dummy_d_revalidate,
2601         dummy_d_hash,
2602         dummy_d_compare,
2603         dummy_d_delete,
2604         dummy_d_release,
2605         dummy_d_iput,
2606 };