// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
/*
 * NILFS ioctl operations.
 *
 * Copyright (C) 2007, 2008 Nippon Telegraph and Telephone Corporation.
 *
 * Written by Koji Sato.
 */

#include <linux/fs.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/capability.h> /* capable() */
#include <linux/uaccess.h> /* copy_from_user(), copy_to_user() */
#include <linux/vmalloc.h>
#include <linux/compat.h> /* compat_ptr() */
#include <linux/mount.h> /* mnt_want_write_file(), mnt_drop_write_file() */
#include <linux/buffer_head.h>
#include <linux/fileattr.h>
#include <linux/string.h>
#include "nilfs.h"
#include "segment.h"
#include "bmap.h"
#include "cpfile.h"
#include "sufile.h"
#include "dat.h"

/**
 * nilfs_ioctl_wrap_copy - wrapping function of get/set metadata info
 * @nilfs: nilfs object
 * @argv: vector of arguments from userspace
 * @dir: set of direction flags
 * @dofunc: concrete function of get/set metadata info
 *
 * Description: nilfs_ioctl_wrap_copy() gets/sets metadata info by means of
 * calling dofunc() function on the basis of @argv argument.  If successful,
 * the requested metadata information is copied to userspace memory.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EFAULT - Failure during execution of requested operation.
 * * %-EINVAL - Invalid arguments from userspace.
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
static int nilfs_ioctl_wrap_copy(struct the_nilfs *nilfs,
     struct nilfs_argv *argv, int dir,
     ssize_t (*dofunc)(struct the_nilfs *,
         __u64 *, int,
         void *, size_t, size_t))
{
 void *buf;
 void __user *base = (void __user *)(unsigned long)argv->v_base;
 size_t maxmembs, total, n;
 ssize_t nr;
 int ret, i;
 __u64 pos, ppos;

 if (argv->v_nmembs == 0)
  return 0;

 if ((size_t)argv->v_size > PAGE_SIZE)
  return -EINVAL;

 /*
  * Reject pairs of a start item position (argv->v_index) and a
  * total count (argv->v_nmembs) which leads position 'pos' to
  * overflow by the increment at the end of the loop.
 */
 if (argv->v_index > ~(__u64)0 - argv->v_nmembs)
  return -EINVAL;

 buf = (void *)get_zeroed_page(GFP_NOFS);
 if (unlikely(!buf))
  return -ENOMEM;
 maxmembs = PAGE_SIZE / argv->v_size;

 ret = 0;
 total = 0;
 pos = argv->v_index;
 for (i = 0; i < argv->v_nmembs; i += n) {
  n = (argv->v_nmembs - i < maxmembs) ?
   argv->v_nmembs - i : maxmembs;
  if ((dir & _IOC_WRITE) &&
      copy_from_user(buf, base + argv->v_size * i,
       argv->v_size * n)) {
   ret = -EFAULT;
   break;
  }
  ppos = pos;
  nr = dofunc(nilfs, &pos, argv->v_flags, buf, argv->v_size,
          n);
  if (nr < 0) {
   ret = nr;
   break;
  }
  if ((dir & _IOC_READ) &&
      copy_to_user(base + argv->v_size * i, buf,
     argv->v_size * nr)) {
   ret = -EFAULT;
   break;
  }
  total += nr;
  if ((size_t)nr < n)
   break;
  if (pos == ppos)
   pos += n;
 }
 argv->v_nmembs = total;

 free_pages((unsigned long)buf, 0);
 return ret;
}

/**
 * nilfs_fileattr_get - retrieve miscellaneous file attributes
 * @dentry: the object to retrieve from
 * @fa:     fileattr pointer
 *
 * Return: always 0 as success.
 */
int nilfs_fileattr_get(struct dentry *dentry, struct file_kattr *fa)
{
 struct inode *inode = d_inode(dentry);

 fileattr_fill_flags(fa, NILFS_I(inode)->i_flags & FS_FL_USER_VISIBLE);

 return 0;
}

/**
 * nilfs_fileattr_set - change miscellaneous file attributes
 * @idmap:  idmap of the mount
 * @dentry: the object to change
 * @fa:     fileattr pointer
 *
 * Return: 0 on success, or a negative error code on failure.
 */
int nilfs_fileattr_set(struct mnt_idmap *idmap,
         struct dentry *dentry, struct file_kattr *fa)
{
 struct inode *inode = d_inode(dentry);
 struct nilfs_transaction_info ti;
 unsigned int flags, oldflags;
 int ret;

 if (fileattr_has_fsx(fa))
  return -EOPNOTSUPP;

 flags = nilfs_mask_flags(inode->i_mode, fa->flags);

 ret = nilfs_transaction_begin(inode->i_sb, &ti, 0);
 if (ret)
  return ret;

 oldflags = NILFS_I(inode)->i_flags & ~FS_FL_USER_MODIFIABLE;
 NILFS_I(inode)->i_flags = oldflags | (flags & FS_FL_USER_MODIFIABLE);

 nilfs_set_inode_flags(inode);
 inode_set_ctime_current(inode);
 if (IS_SYNC(inode))
  nilfs_set_transaction_flag(NILFS_TI_SYNC);

 nilfs_mark_inode_dirty(inode);
 return nilfs_transaction_commit(inode->i_sb);
}

/**
 * nilfs_ioctl_getversion - get info about a file's version (generation number)
 * @inode: inode object
 * @argp:  userspace memory where the generation number of @inode is stored
 *
 * Return: 0 on success, or %-EFAULT on error.
 */
static int nilfs_ioctl_getversion(struct inode *inode, void __user *argp)
{
 return put_user(inode->i_generation, (int __user *)argp);
}

/**
 * nilfs_ioctl_change_cpmode - change checkpoint mode (checkpoint/snapshot)
 * @inode: inode object
 * @filp: file object
 * @cmd: ioctl's request code
 * @argp: pointer on argument from userspace
 *
 * Description: nilfs_ioctl_change_cpmode() function changes mode of
 * given checkpoint between checkpoint and snapshot state. This ioctl
 * is used in chcp and mkcp utilities.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * %-EFAULT - Failure during checkpoint mode changing.
 * %-EPERM - Operation not permitted.
 */
static int nilfs_ioctl_change_cpmode(struct inode *inode, struct file *filp,
         unsigned int cmd, void __user *argp)
{
 struct the_nilfs *nilfs = inode->i_sb->s_fs_info;
 struct nilfs_transaction_info ti;
 struct nilfs_cpmode cpmode;
 int ret;

 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
  return -EPERM;

 ret = mnt_want_write_file(filp);
 if (ret)
  return ret;

 ret = -EFAULT;
 if (copy_from_user(&cpmode, argp, sizeof(cpmode)))
  goto out;

 mutex_lock(&nilfs->ns_snapshot_mount_mutex);

 nilfs_transaction_begin(inode->i_sb, &ti, 0);
 ret = nilfs_cpfile_change_cpmode(
  nilfs->ns_cpfile, cpmode.cm_cno, cpmode.cm_mode);
 if (unlikely(ret < 0))
  nilfs_transaction_abort(inode->i_sb);
 else
  nilfs_transaction_commit(inode->i_sb); /* never fails */

 mutex_unlock(&nilfs->ns_snapshot_mount_mutex);
out:
 mnt_drop_write_file(filp);
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_delete_checkpoint - remove checkpoint
 * @inode: inode object
 * @filp: file object
 * @cmd: ioctl's request code
 * @argp: pointer on argument from userspace
 *
 * Description: nilfs_ioctl_delete_checkpoint() function removes
 * checkpoint from NILFS2 file system. This ioctl is used in rmcp
 * utility.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * %-EFAULT - Failure during checkpoint removing.
 * %-EPERM - Operation not permitted.
 */
static int
nilfs_ioctl_delete_checkpoint(struct inode *inode, struct file *filp,
         unsigned int cmd, void __user *argp)
{
 struct the_nilfs *nilfs = inode->i_sb->s_fs_info;
 struct nilfs_transaction_info ti;
 __u64 cno;
 int ret;

 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
  return -EPERM;

 ret = mnt_want_write_file(filp);
 if (ret)
  return ret;

 ret = -EFAULT;
 if (copy_from_user(&cno, argp, sizeof(cno)))
  goto out;

 nilfs_transaction_begin(inode->i_sb, &ti, 0);
 ret = nilfs_cpfile_delete_checkpoint(nilfs->ns_cpfile, cno);
 if (unlikely(ret < 0))
  nilfs_transaction_abort(inode->i_sb);
 else
  nilfs_transaction_commit(inode->i_sb); /* never fails */
out:
 mnt_drop_write_file(filp);
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_do_get_cpinfo - callback method getting info about checkpoints
 * @nilfs: nilfs object
 * @posp: pointer on array of checkpoint's numbers
 * @flags: checkpoint mode (checkpoint or snapshot)
 * @buf: buffer for storing checkponts' info
 * @size: size in bytes of one checkpoint info item in array
 * @nmembs: number of checkpoints in array (numbers and infos)
 *
 * Description: nilfs_ioctl_do_get_cpinfo() function returns info about
 * requested checkpoints. The NILFS_IOCTL_GET_CPINFO ioctl is used in
 * lscp utility and by nilfs_cleanerd daemon.
 *
 * Return: Count of nilfs_cpinfo structures in output buffer.
 */
static ssize_t
nilfs_ioctl_do_get_cpinfo(struct the_nilfs *nilfs, __u64 *posp, int flags,
     void *buf, size_t size, size_t nmembs)
{
 int ret;

 down_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 ret = nilfs_cpfile_get_cpinfo(nilfs->ns_cpfile, posp, flags, buf,
          size, nmembs);
 up_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_get_cpstat - get checkpoints statistics
 * @inode: inode object
 * @filp: file object
 * @cmd: ioctl's request code
 * @argp: pointer on argument from userspace
 *
 * Description: nilfs_ioctl_get_cpstat() returns information about checkpoints.
 * The NILFS_IOCTL_GET_CPSTAT ioctl is used by lscp, rmcp utilities
 * and by nilfs_cleanerd daemon.  The checkpoint statistics are copied to
 * the userspace memory pointed to by @argp.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EFAULT - Failure during getting checkpoints statistics.
 * * %-EIO - I/O error.
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
static int nilfs_ioctl_get_cpstat(struct inode *inode, struct file *filp,
      unsigned int cmd, void __user *argp)
{
 struct the_nilfs *nilfs = inode->i_sb->s_fs_info;
 struct nilfs_cpstat cpstat;
 int ret;

 down_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 ret = nilfs_cpfile_get_stat(nilfs->ns_cpfile, &cpstat);
 up_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 if (ret < 0)
  return ret;

 if (copy_to_user(argp, &cpstat, sizeof(cpstat)))
  ret = -EFAULT;
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_do_get_suinfo - callback method getting segment usage info
 * @nilfs: nilfs object
 * @posp: pointer on array of segment numbers
 * @flags: *not used*
 * @buf: buffer for storing suinfo array
 * @size: size in bytes of one suinfo item in array
 * @nmembs: count of segment numbers and suinfos in array
 *
 * Description: nilfs_ioctl_do_get_suinfo() function returns segment usage
 * info about requested segments. The NILFS_IOCTL_GET_SUINFO ioctl is used
 * in lssu, nilfs_resize utilities and by nilfs_cleanerd daemon.
 *
 * Return: Count of nilfs_suinfo structures in output buffer on success,
 * or a negative error code on failure.
 */
static ssize_t
nilfs_ioctl_do_get_suinfo(struct the_nilfs *nilfs, __u64 *posp, int flags,
     void *buf, size_t size, size_t nmembs)
{
 int ret;

 down_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 ret = nilfs_sufile_get_suinfo(nilfs->ns_sufile, *posp, buf, size,
          nmembs);
 up_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_get_sustat - get segment usage statistics
 * @inode: inode object
 * @filp: file object
 * @cmd: ioctl's request code
 * @argp: pointer on argument from userspace
 *
 * Description: nilfs_ioctl_get_sustat() returns segment usage statistics.
 * The NILFS_IOCTL_GET_SUSTAT ioctl is used in lssu, nilfs_resize utilities
 * and by nilfs_cleanerd daemon.  The requested segment usage information is
 * copied to the userspace memory pointed to by @argp.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EFAULT - Failure during getting segment usage statistics.
 * * %-EIO - I/O error.
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
static int nilfs_ioctl_get_sustat(struct inode *inode, struct file *filp,
      unsigned int cmd, void __user *argp)
{
 struct the_nilfs *nilfs = inode->i_sb->s_fs_info;
 struct nilfs_sustat sustat;
 int ret;

 down_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 ret = nilfs_sufile_get_stat(nilfs->ns_sufile, &sustat);
 up_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 if (ret < 0)
  return ret;

 if (copy_to_user(argp, &sustat, sizeof(sustat)))
  ret = -EFAULT;
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_do_get_vinfo - callback method getting virtual blocks info
 * @nilfs: nilfs object
 * @posp: *not used*
 * @flags: *not used*
 * @buf: buffer for storing array of nilfs_vinfo structures
 * @size: size in bytes of one vinfo item in array
 * @nmembs: count of vinfos in array
 *
 * Description: nilfs_ioctl_do_get_vinfo() function returns information
 * on virtual block addresses. The NILFS_IOCTL_GET_VINFO ioctl is used
 * by nilfs_cleanerd daemon.
 *
 * Return: Count of nilfs_vinfo structures in output buffer on success, or
 * a negative error code on failure.
 */
static ssize_t
nilfs_ioctl_do_get_vinfo(struct the_nilfs *nilfs, __u64 *posp, int flags,
    void *buf, size_t size, size_t nmembs)
{
 int ret;

 down_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 ret = nilfs_dat_get_vinfo(nilfs->ns_dat, buf, size, nmembs);
 up_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_do_get_bdescs - callback method getting disk block descriptors
 * @nilfs: nilfs object
 * @posp: *not used*
 * @flags: *not used*
 * @buf: buffer for storing array of nilfs_bdesc structures
 * @size: size in bytes of one bdesc item in array
 * @nmembs: count of bdescs in array
 *
 * Description: nilfs_ioctl_do_get_bdescs() function returns information
 * about descriptors of disk block numbers. The NILFS_IOCTL_GET_BDESCS ioctl
 * is used by nilfs_cleanerd daemon.
 *
 * Return: Count of nilfs_bdescs structures in output buffer on success, or
 * a negative error code on failure.
 */
static ssize_t
nilfs_ioctl_do_get_bdescs(struct the_nilfs *nilfs, __u64 *posp, int flags,
     void *buf, size_t size, size_t nmembs)
{
 struct nilfs_bmap *bmap = NILFS_I(nilfs->ns_dat)->i_bmap;
 struct nilfs_bdesc *bdescs = buf;
 int ret, i;

 down_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 for (i = 0; i < nmembs; i++) {
  ret = nilfs_bmap_lookup_at_level(bmap,
       bdescs[i].bd_offset,
       bdescs[i].bd_level + 1,
       &bdescs[i].bd_blocknr);
  if (ret < 0) {
   if (ret != -ENOENT) {
    up_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
    return ret;
   }
   bdescs[i].bd_blocknr = 0;
  }
 }
 up_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 return nmembs;
}

/**
 * nilfs_ioctl_get_bdescs - get disk block descriptors
 * @inode: inode object
 * @filp: file object
 * @cmd: ioctl's request code
 * @argp: pointer on argument from userspace
 *
 * Description: nilfs_ioctl_do_get_bdescs() function returns information
 * about descriptors of disk block numbers. The NILFS_IOCTL_GET_BDESCS ioctl
 * is used by nilfs_cleanerd daemon.  If successful, disk block descriptors
 * are copied to userspace pointer @argp.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EFAULT - Failure during getting disk block descriptors.
 * * %-EINVAL - Invalid arguments from userspace.
 * * %-EIO - I/O error.
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
static int nilfs_ioctl_get_bdescs(struct inode *inode, struct file *filp,
      unsigned int cmd, void __user *argp)
{
 struct the_nilfs *nilfs = inode->i_sb->s_fs_info;
 struct nilfs_argv argv;
 int ret;

 if (copy_from_user(&argv, argp, sizeof(argv)))
  return -EFAULT;

 if (argv.v_size != sizeof(struct nilfs_bdesc))
  return -EINVAL;

 ret = nilfs_ioctl_wrap_copy(nilfs, &argv, _IOC_DIR(cmd),
        nilfs_ioctl_do_get_bdescs);
 if (ret < 0)
  return ret;

 if (copy_to_user(argp, &argv, sizeof(argv)))
  ret = -EFAULT;
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_move_inode_block - prepare data/node block for moving by GC
 * @inode: inode object
 * @vdesc: descriptor of virtual block number
 * @buffers: list of moving buffers
 *
 * Description: nilfs_ioctl_move_inode_block() function registers data/node
 * buffer in the GC pagecache and submit read request.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EEXIST - Block conflict detected.
 * * %-EIO - I/O error.
 * * %-ENOENT - Requested block doesn't exist.
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
static int nilfs_ioctl_move_inode_block(struct inode *inode,
     struct nilfs_vdesc *vdesc,
     struct list_head *buffers)
{
 struct buffer_head *bh;
 int ret;

 if (vdesc->vd_flags == 0)
  ret = nilfs_gccache_submit_read_data(
   inode, vdesc->vd_offset, vdesc->vd_blocknr,
   vdesc->vd_vblocknr, &bh);
 else
  ret = nilfs_gccache_submit_read_node(
   inode, vdesc->vd_blocknr, vdesc->vd_vblocknr, &bh);

 if (unlikely(ret < 0)) {
  if (ret == -ENOENT)
   nilfs_crit(inode->i_sb,
       "%s: invalid virtual block address (%s): ino=%llu, cno=%llu, offset=%llu, blocknr=%llu, vblocknr=%llu",
       __func__, vdesc->vd_flags ? "node" : "data",
       (unsigned long long)vdesc->vd_ino,
       (unsigned long long)vdesc->vd_cno,
       (unsigned long long)vdesc->vd_offset,
       (unsigned long long)vdesc->vd_blocknr,
       (unsigned long long)vdesc->vd_vblocknr);
  return ret;
 }
 if (unlikely(!list_empty(&bh->b_assoc_buffers))) {
  nilfs_crit(inode->i_sb,
      "%s: conflicting %s buffer: ino=%llu, cno=%llu, offset=%llu, blocknr=%llu, vblocknr=%llu",
      __func__, vdesc->vd_flags ? "node" : "data",
      (unsigned long long)vdesc->vd_ino,
      (unsigned long long)vdesc->vd_cno,
      (unsigned long long)vdesc->vd_offset,
      (unsigned long long)vdesc->vd_blocknr,
      (unsigned long long)vdesc->vd_vblocknr);
  brelse(bh);
  return -EEXIST;
 }
 list_add_tail(&bh->b_assoc_buffers, buffers);
 return 0;
}

/**
 * nilfs_ioctl_move_blocks - move valid inode's blocks during garbage collection
 * @sb: superblock object
 * @argv: vector of arguments from userspace
 * @buf: array of nilfs_vdesc structures
 *
 * Description: nilfs_ioctl_move_blocks() function reads valid data/node
 * blocks that garbage collector specified with the array of nilfs_vdesc
 * structures and stores them into page caches of GC inodes.
 *
 * Return: Number of processed nilfs_vdesc structures on success, or
 * a negative error code on failure.
 */
static int nilfs_ioctl_move_blocks(struct super_block *sb,
       struct nilfs_argv *argv, void *buf)
{
 size_t nmembs = argv->v_nmembs;
 struct the_nilfs *nilfs = sb->s_fs_info;
 struct inode *inode;
 struct nilfs_vdesc *vdesc;
 struct buffer_head *bh, *n;
 LIST_HEAD(buffers);
 ino_t ino;
 __u64 cno;
 int i, ret;

 for (i = 0, vdesc = buf; i < nmembs; ) {
  ino = vdesc->vd_ino;
  cno = vdesc->vd_cno;
  inode = nilfs_iget_for_gc(sb, ino, cno);
  if (IS_ERR(inode)) {
   ret = PTR_ERR(inode);
   goto failed;
  }
  if (list_empty(&NILFS_I(inode)->i_dirty)) {
   /*
    * Add the inode to GC inode list. Garbage Collection
    * is serialized and no two processes manipulate the
    * list simultaneously.
 */
   igrab(inode);
   list_add(&NILFS_I(inode)->i_dirty,
     &nilfs->ns_gc_inodes);
  }

  do {
   ret = nilfs_ioctl_move_inode_block(inode, vdesc,
          &buffers);
   if (unlikely(ret < 0)) {
    iput(inode);
    goto failed;
   }
   vdesc++;
  } while (++i < nmembs &&
    vdesc->vd_ino == ino && vdesc->vd_cno == cno);

  iput(inode); /* The inode still remains in GC inode list */
 }

 list_for_each_entry_safe(bh, n, &buffers, b_assoc_buffers) {
  ret = nilfs_gccache_wait_and_mark_dirty(bh);
  if (unlikely(ret < 0)) {
   WARN_ON(ret == -EEXIST);
   goto failed;
  }
  list_del_init(&bh->b_assoc_buffers);
  brelse(bh);
 }
 return nmembs;

 failed:
 list_for_each_entry_safe(bh, n, &buffers, b_assoc_buffers) {
  list_del_init(&bh->b_assoc_buffers);
  brelse(bh);
 }
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_delete_checkpoints - delete checkpoints
 * @nilfs: nilfs object
 * @argv: vector of arguments from userspace
 * @buf: array of periods of checkpoints numbers
 *
 * Description: nilfs_ioctl_delete_checkpoints() function deletes checkpoints
 * in the period from p_start to p_end, excluding p_end itself. The checkpoints
 * which have been already deleted are ignored.
 *
 * Return: Number of processed nilfs_period structures on success, or one of
 * the following negative error codes on failure:
 * * %-EINVAL - invalid checkpoints.
 * * %-EIO - I/O error.
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
static int nilfs_ioctl_delete_checkpoints(struct the_nilfs *nilfs,
       struct nilfs_argv *argv, void *buf)
{
 size_t nmembs = argv->v_nmembs;
 struct inode *cpfile = nilfs->ns_cpfile;
 struct nilfs_period *periods = buf;
 int ret, i;

 for (i = 0; i < nmembs; i++) {
  ret = nilfs_cpfile_delete_checkpoints(
   cpfile, periods[i].p_start, periods[i].p_end);
  if (ret < 0)
   return ret;
 }
 return nmembs;
}

/**
 * nilfs_ioctl_free_vblocknrs - free virtual block numbers
 * @nilfs: nilfs object
 * @argv: vector of arguments from userspace
 * @buf: array of virtual block numbers
 *
 * Description: nilfs_ioctl_free_vblocknrs() function frees
 * the virtual block numbers specified by @buf and @argv->v_nmembs.
 *
 * Return: Number of processed virtual block numbers on success, or one of the
 * following negative error codes on failure:
 * * %-EIO - I/O error.
 * * %-ENOENT - Unallocated virtual block number.
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
static int nilfs_ioctl_free_vblocknrs(struct the_nilfs *nilfs,
          struct nilfs_argv *argv, void *buf)
{
 size_t nmembs = argv->v_nmembs;
 int ret;

 ret = nilfs_dat_freev(nilfs->ns_dat, buf, nmembs);

 return (ret < 0) ? ret : nmembs;
}

/**
 * nilfs_ioctl_mark_blocks_dirty - mark blocks dirty
 * @nilfs: nilfs object
 * @argv: vector of arguments from userspace
 * @buf: array of block descriptors
 *
 * Description: nilfs_ioctl_mark_blocks_dirty() function marks
 * metadata file or data blocks as dirty.
 *
 * Return: Number of processed block descriptors on success, or one of the
 * following negative error codes on failure:
 * * %-EIO - I/O error.
 * * %-ENOENT - Non-existent block (hole block).
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
static int nilfs_ioctl_mark_blocks_dirty(struct the_nilfs *nilfs,
      struct nilfs_argv *argv, void *buf)
{
 size_t nmembs = argv->v_nmembs;
 struct nilfs_bmap *bmap = NILFS_I(nilfs->ns_dat)->i_bmap;
 struct nilfs_bdesc *bdescs = buf;
 struct buffer_head *bh;
 int ret, i;

 for (i = 0; i < nmembs; i++) {
  /* XXX: use macro or inline func to check liveness */
  ret = nilfs_bmap_lookup_at_level(bmap,
       bdescs[i].bd_offset,
       bdescs[i].bd_level + 1,
       &bdescs[i].bd_blocknr);
  if (ret < 0) {
   if (ret != -ENOENT)
    return ret;
   bdescs[i].bd_blocknr = 0;
  }
  if (bdescs[i].bd_blocknr != bdescs[i].bd_oblocknr)
   /* skip dead block */
   continue;
  if (bdescs[i].bd_level == 0) {
   ret = nilfs_mdt_get_block(nilfs->ns_dat,
        bdescs[i].bd_offset,
        false, NULL, &bh);
   if (unlikely(ret)) {
    WARN_ON(ret == -ENOENT);
    return ret;
   }
   mark_buffer_dirty(bh);
   nilfs_mdt_mark_dirty(nilfs->ns_dat);
   put_bh(bh);
  } else {
   ret = nilfs_bmap_mark(bmap, bdescs[i].bd_offset,
           bdescs[i].bd_level);
   if (ret < 0) {
    WARN_ON(ret == -ENOENT);
    return ret;
   }
  }
 }
 return nmembs;
}

int nilfs_ioctl_prepare_clean_segments(struct the_nilfs *nilfs,
           struct nilfs_argv *argv, void **kbufs)
{
 const char *msg;
 int ret;

 ret = nilfs_ioctl_delete_checkpoints(nilfs, &argv[1], kbufs[1]);
 if (ret < 0) {
  /*
   * can safely abort because checkpoints can be removed
   * independently.
 */
  msg = "cannot delete checkpoints";
  goto failed;
 }
 ret = nilfs_ioctl_free_vblocknrs(nilfs, &argv[2], kbufs[2]);
 if (ret < 0) {
  /*
   * can safely abort because DAT file is updated atomically
   * using a copy-on-write technique.
 */
  msg = "cannot delete virtual blocks from DAT file";
  goto failed;
 }
 ret = nilfs_ioctl_mark_blocks_dirty(nilfs, &argv[3], kbufs[3]);
 if (ret < 0) {
  /*
   * can safely abort because the operation is nondestructive.
 */
  msg = "cannot mark copying blocks dirty";
  goto failed;
 }
 return 0;

 failed:
 nilfs_err(nilfs->ns_sb, "error %d preparing GC: %s", ret, msg);
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_clean_segments - clean segments
 * @inode: inode object
 * @filp: file object
 * @cmd: ioctl's request code
 * @argp: pointer on argument from userspace
 *
 * Description: nilfs_ioctl_clean_segments() function makes garbage
 * collection operation in the environment of requested parameters
 * from userspace. The NILFS_IOCTL_CLEAN_SEGMENTS ioctl is used by
 * nilfs_cleanerd daemon.
 *
 * Return: 0 on success, or a negative error code on failure.
 */
static int nilfs_ioctl_clean_segments(struct inode *inode, struct file *filp,
          unsigned int cmd, void __user *argp)
{
 struct nilfs_argv argv[5];
 static const size_t argsz[5] = {
  sizeof(struct nilfs_vdesc),
  sizeof(struct nilfs_period),
  sizeof(__u64),
  sizeof(struct nilfs_bdesc),
  sizeof(__u64),
 };
 void __user *base;
 void *kbufs[5];
 struct the_nilfs *nilfs;
 size_t len, nsegs;
 int n, ret;

 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
  return -EPERM;

 ret = mnt_want_write_file(filp);
 if (ret)
  return ret;

 ret = -EFAULT;
 if (copy_from_user(argv, argp, sizeof(argv)))
  goto out;

 ret = -EINVAL;
 nsegs = argv[4].v_nmembs;
 if (argv[4].v_size != argsz[4])
  goto out;

 /*
  * argv[4] points to segment numbers this ioctl cleans.  We
  * use kmalloc() for its buffer because the memory used for the
  * segment numbers is small enough.
 */
 kbufs[4] = memdup_array_user((void __user *)(unsigned long)argv[4].v_base,
         nsegs, sizeof(__u64));
 if (IS_ERR(kbufs[4])) {
  ret = PTR_ERR(kbufs[4]);
  goto out;
 }
 nilfs = inode->i_sb->s_fs_info;

 for (n = 0; n < 4; n++) {
  ret = -EINVAL;
  if (argv[n].v_size != argsz[n])
   goto out_free;

  if (argv[n].v_nmembs > nsegs * nilfs->ns_blocks_per_segment)
   goto out_free;

  if (argv[n].v_nmembs >= UINT_MAX / argv[n].v_size)
   goto out_free;

  len = argv[n].v_size * argv[n].v_nmembs;
  base = (void __user *)(unsigned long)argv[n].v_base;
  if (len == 0) {
   kbufs[n] = NULL;
   continue;
  }

  kbufs[n] = vmalloc(len);
  if (!kbufs[n]) {
   ret = -ENOMEM;
   goto out_free;
  }
  if (copy_from_user(kbufs[n], base, len)) {
   ret = -EFAULT;
   vfree(kbufs[n]);
   goto out_free;
  }
 }

 /*
  * nilfs_ioctl_move_blocks() will call nilfs_iget_for_gc(),
  * which will operates an inode list without blocking.
  * To protect the list from concurrent operations,
  * nilfs_ioctl_move_blocks should be atomic operation.
 */
 if (test_and_set_bit(THE_NILFS_GC_RUNNING, &nilfs->ns_flags)) {
  ret = -EBUSY;
  goto out_free;
 }

 ret = nilfs_ioctl_move_blocks(inode->i_sb, &argv[0], kbufs[0]);
 if (ret < 0) {
  nilfs_err(inode->i_sb,
     "error %d preparing GC: cannot read source blocks",
     ret);
 } else {
  if (nilfs_sb_need_update(nilfs))
   set_nilfs_discontinued(nilfs);
  ret = nilfs_clean_segments(inode->i_sb, argv, kbufs);
 }

 nilfs_remove_all_gcinodes(nilfs);
 clear_nilfs_gc_running(nilfs);

out_free:
 while (--n >= 0)
  vfree(kbufs[n]);
 kfree(kbufs[4]);
out:
 mnt_drop_write_file(filp);
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_sync - make a checkpoint
 * @inode: inode object
 * @filp: file object
 * @cmd: ioctl's request code
 * @argp: pointer on argument from userspace
 *
 * Description: nilfs_ioctl_sync() function constructs a logical segment
 * for checkpointing.  This function guarantees that all modified data
 * and metadata are written out to the device when it successfully
 * returned.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EFAULT  - Failure during execution of requested operation.
 * * %-EIO  - I/O error.
 * * %-ENOMEM  - Insufficient memory available.
 * * %-ENOSPC  - No space left on device (only in a panic state).
 * * %-ERESTARTSYS - Interrupted.
 * * %-EROFS  - Read only filesystem.
 */
static int nilfs_ioctl_sync(struct inode *inode, struct file *filp,
       unsigned int cmd, void __user *argp)
{
 __u64 cno;
 int ret;
 struct the_nilfs *nilfs;

 ret = nilfs_construct_segment(inode->i_sb);
 if (ret < 0)
  return ret;

 nilfs = inode->i_sb->s_fs_info;
 ret = nilfs_flush_device(nilfs);
 if (ret < 0)
  return ret;

 if (argp != NULL) {
  down_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
  cno = nilfs->ns_cno - 1;
  up_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
  if (copy_to_user(argp, &cno, sizeof(cno)))
   return -EFAULT;
 }
 return 0;
}

/**
 * nilfs_ioctl_resize - resize NILFS2 volume
 * @inode: inode object
 * @filp: file object
 * @argp: pointer on argument from userspace
 *
 * Return: 0 on success, or a negative error code on failure.
 */
static int nilfs_ioctl_resize(struct inode *inode, struct file *filp,
         void __user *argp)
{
 __u64 newsize;
 int ret = -EPERM;

 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
  goto out;

 ret = mnt_want_write_file(filp);
 if (ret)
  goto out;

 ret = -EFAULT;
 if (copy_from_user(&newsize, argp, sizeof(newsize)))
  goto out_drop_write;

 ret = nilfs_resize_fs(inode->i_sb, newsize);

out_drop_write:
 mnt_drop_write_file(filp);
out:
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_trim_fs() - trim ioctl handle function
 * @inode: inode object
 * @argp: pointer on argument from userspace
 *
 * Description: nilfs_ioctl_trim_fs is the FITRIM ioctl handle function. It
 * checks the arguments from userspace and calls nilfs_sufile_trim_fs, which
 * performs the actual trim operation.
 *
 * Return: 0 on success, or a negative error code on failure.
 */
static int nilfs_ioctl_trim_fs(struct inode *inode, void __user *argp)
{
 struct the_nilfs *nilfs = inode->i_sb->s_fs_info;
 struct fstrim_range range;
 int ret;

 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
  return -EPERM;

 if (!bdev_max_discard_sectors(nilfs->ns_bdev))
  return -EOPNOTSUPP;

 if (copy_from_user(&range, argp, sizeof(range)))
  return -EFAULT;

 range.minlen = max_t(u64, range.minlen,
        bdev_discard_granularity(nilfs->ns_bdev));

 down_read(&nilfs->ns_segctor_sem);
 ret = nilfs_sufile_trim_fs(nilfs->ns_sufile, &range);
 up_read(&nilfs->ns_segctor_sem);

 if (ret < 0)
  return ret;

 if (copy_to_user(argp, &range, sizeof(range)))
  return -EFAULT;

 return 0;
}

/**
 * nilfs_ioctl_set_alloc_range - limit range of segments to be allocated
 * @inode: inode object
 * @argp: pointer on argument from userspace
 *
 * Description: nilfs_ioctl_set_alloc_range() function defines lower limit
 * of segments in bytes and upper limit of segments in bytes.
 * The NILFS_IOCTL_SET_ALLOC_RANGE is used by nilfs_resize utility.
 *
 * Return: 0 on success, or a negative error code on failure.
 */
static int nilfs_ioctl_set_alloc_range(struct inode *inode, void __user *argp)
{
 struct the_nilfs *nilfs = inode->i_sb->s_fs_info;
 __u64 range[2];
 __u64 minseg, maxseg;
 unsigned long segbytes;
 int ret = -EPERM;

 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
  goto out;

 ret = -EFAULT;
 if (copy_from_user(range, argp, sizeof(__u64[2])))
  goto out;

 ret = -ERANGE;
 if (range[1] > bdev_nr_bytes(inode->i_sb->s_bdev))
  goto out;

 segbytes = nilfs->ns_blocks_per_segment * nilfs->ns_blocksize;

 minseg = range[0] + segbytes - 1;
 minseg = div64_ul(minseg, segbytes);

 if (range[1] < 4096)
  goto out;

 maxseg = NILFS_SB2_OFFSET_BYTES(range[1]);
 if (maxseg < segbytes)
  goto out;

 maxseg = div64_ul(maxseg, segbytes);
 maxseg--;

 ret = nilfs_sufile_set_alloc_range(nilfs->ns_sufile, minseg, maxseg);
out:
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_get_info - wrapping function of get metadata info
 * @inode: inode object
 * @filp: file object
 * @cmd: ioctl's request code
 * @argp: pointer on argument from userspace
 * @membsz: size of an item in bytes
 * @dofunc: concrete function of getting metadata info
 *
 * Description: nilfs_ioctl_get_info() gets metadata info by means of
 * calling dofunc() function.  The requested metadata information is copied
 * to userspace memory @argp.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EFAULT - Failure during execution of requested operation.
 * * %-EINVAL - Invalid arguments from userspace.
 * * %-EIO - I/O error.
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
static int nilfs_ioctl_get_info(struct inode *inode, struct file *filp,
    unsigned int cmd, void __user *argp,
    size_t membsz,
    ssize_t (*dofunc)(struct the_nilfs *,
        __u64 *, int,
        void *, size_t, size_t))

{
 struct the_nilfs *nilfs = inode->i_sb->s_fs_info;
 struct nilfs_argv argv;
 int ret;

 if (copy_from_user(&argv, argp, sizeof(argv)))
  return -EFAULT;

 if (argv.v_size < membsz)
  return -EINVAL;

 ret = nilfs_ioctl_wrap_copy(nilfs, &argv, _IOC_DIR(cmd), dofunc);
 if (ret < 0)
  return ret;

 if (copy_to_user(argp, &argv, sizeof(argv)))
  ret = -EFAULT;
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_set_suinfo - set segment usage info
 * @inode: inode object
 * @filp: file object
 * @cmd: ioctl's request code
 * @argp: pointer on argument from userspace
 *
 * Description: Expects an array of nilfs_suinfo_update structures
 * encapsulated in nilfs_argv and updates the segment usage info
 * according to the flags in nilfs_suinfo_update.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EEXIST - Block conflict detected.
 * * %-EFAULT - Error copying input data.
 * * %-EINVAL - Invalid values in input (segment number, flags or nblocks).
 * * %-EIO - I/O error.
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 * * %-EPERM - Not enough permissions.
 */
static int nilfs_ioctl_set_suinfo(struct inode *inode, struct file *filp,
    unsigned int cmd, void __user *argp)
{
 struct the_nilfs *nilfs = inode->i_sb->s_fs_info;
 struct nilfs_transaction_info ti;
 struct nilfs_argv argv;
 size_t len;
 void __user *base;
 void *kbuf;
 int ret;

 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
  return -EPERM;

 ret = mnt_want_write_file(filp);
 if (ret)
  return ret;

 ret = -EFAULT;
 if (copy_from_user(&argv, argp, sizeof(argv)))
  goto out;

 ret = -EINVAL;
 if (argv.v_size < sizeof(struct nilfs_suinfo_update))
  goto out;

 if (argv.v_nmembs > nilfs->ns_nsegments)
  goto out;

 if (argv.v_nmembs >= UINT_MAX / argv.v_size)
  goto out;

 len = argv.v_size * argv.v_nmembs;
 if (!len) {
  ret = 0;
  goto out;
 }

 base = (void __user *)(unsigned long)argv.v_base;
 kbuf = vmalloc(len);
 if (!kbuf) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 if (copy_from_user(kbuf, base, len)) {
  ret = -EFAULT;
  goto out_free;
 }

 nilfs_transaction_begin(inode->i_sb, &ti, 0);
 ret = nilfs_sufile_set_suinfo(nilfs->ns_sufile, kbuf, argv.v_size,
   argv.v_nmembs);
 if (unlikely(ret < 0))
  nilfs_transaction_abort(inode->i_sb);
 else
  nilfs_transaction_commit(inode->i_sb); /* never fails */

out_free:
 vfree(kbuf);
out:
 mnt_drop_write_file(filp);
 return ret;
}

/**
 * nilfs_ioctl_get_fslabel - get the volume name of the file system
 * @sb:   super block instance
 * @argp: pointer to userspace memory where the volume name should be stored
 *
 * Return: 0 on success, %-EFAULT if copying to userspace memory fails.
 */
static int nilfs_ioctl_get_fslabel(struct super_block *sb, void __user *argp)
{
 struct the_nilfs *nilfs = sb->s_fs_info;
 char label[NILFS_MAX_VOLUME_NAME + 1];

 BUILD_BUG_ON(NILFS_MAX_VOLUME_NAME >= FSLABEL_MAX);

 down_read(&nilfs->ns_sem);
 memtostr_pad(label, nilfs->ns_sbp[0]->s_volume_name);
 up_read(&nilfs->ns_sem);

 if (copy_to_user(argp, label, sizeof(label)))
  return -EFAULT;
 return 0;
}

/**
 * nilfs_ioctl_set_fslabel - set the volume name of the file system
 * @sb:   super block instance
 * @filp: file object
 * @argp: pointer to userspace memory that contains the volume name
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EFAULT - Error copying input data.
 * * %-EINVAL - Label length exceeds record size in superblock.
 * * %-EIO - I/O error.
 * * %-EPERM - Operation not permitted (insufficient permissions).
 * * %-EROFS - Read only file system.
 */
static int nilfs_ioctl_set_fslabel(struct super_block *sb, struct file *filp,
       void __user *argp)
{
 char label[NILFS_MAX_VOLUME_NAME + 1];
 struct the_nilfs *nilfs = sb->s_fs_info;
 struct nilfs_super_block **sbp;
 size_t len;
 int ret;

 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
  return -EPERM;

 ret = mnt_want_write_file(filp);
 if (ret)
  return ret;

 if (copy_from_user(label, argp, NILFS_MAX_VOLUME_NAME + 1)) {
  ret = -EFAULT;
  goto out_drop_write;
 }

 len = strnlen(label, NILFS_MAX_VOLUME_NAME + 1);
 if (len > NILFS_MAX_VOLUME_NAME) {
  nilfs_err(sb, "unable to set label with more than %zu bytes",
     NILFS_MAX_VOLUME_NAME);
  ret = -EINVAL;
  goto out_drop_write;
 }

 down_write(&nilfs->ns_sem);
 sbp = nilfs_prepare_super(sb, false);
 if (unlikely(!sbp)) {
  ret = -EIO;
  goto out_unlock;
 }

 strtomem_pad(sbp[0]->s_volume_name, label, 0);
 if (sbp[1])
  strtomem_pad(sbp[1]->s_volume_name, label, 0);

 ret = nilfs_commit_super(sb, NILFS_SB_COMMIT_ALL);

out_unlock:
 up_write(&nilfs->ns_sem);
out_drop_write:
 mnt_drop_write_file(filp);
 return ret;
}

long nilfs_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
 struct inode *inode = file_inode(filp);
 void __user *argp = (void __user *)arg;

 switch (cmd) {
 case FS_IOC_GETVERSION:
  return nilfs_ioctl_getversion(inode, argp);
 case NILFS_IOCTL_CHANGE_CPMODE:
  return nilfs_ioctl_change_cpmode(inode, filp, cmd, argp);
 case NILFS_IOCTL_DELETE_CHECKPOINT:
  return nilfs_ioctl_delete_checkpoint(inode, filp, cmd, argp);
 case NILFS_IOCTL_GET_CPINFO:
  return nilfs_ioctl_get_info(inode, filp, cmd, argp,
         sizeof(struct nilfs_cpinfo),
         nilfs_ioctl_do_get_cpinfo);
 case NILFS_IOCTL_GET_CPSTAT:
  return nilfs_ioctl_get_cpstat(inode, filp, cmd, argp);
 case NILFS_IOCTL_GET_SUINFO:
  return nilfs_ioctl_get_info(inode, filp, cmd, argp,
         sizeof(struct nilfs_suinfo),
         nilfs_ioctl_do_get_suinfo);
 case NILFS_IOCTL_SET_SUINFO:
  return nilfs_ioctl_set_suinfo(inode, filp, cmd, argp);
 case NILFS_IOCTL_GET_SUSTAT:
  return nilfs_ioctl_get_sustat(inode, filp, cmd, argp);
 case NILFS_IOCTL_GET_VINFO:
  return nilfs_ioctl_get_info(inode, filp, cmd, argp,
         sizeof(struct nilfs_vinfo),
         nilfs_ioctl_do_get_vinfo);
 case NILFS_IOCTL_GET_BDESCS:
  return nilfs_ioctl_get_bdescs(inode, filp, cmd, argp);
 case NILFS_IOCTL_CLEAN_SEGMENTS:
  return nilfs_ioctl_clean_segments(inode, filp, cmd, argp);
 case NILFS_IOCTL_SYNC:
  return nilfs_ioctl_sync(inode, filp, cmd, argp);
 case NILFS_IOCTL_RESIZE:
  return nilfs_ioctl_resize(inode, filp, argp);
 case NILFS_IOCTL_SET_ALLOC_RANGE:
  return nilfs_ioctl_set_alloc_range(inode, argp);
 case FITRIM:
  return nilfs_ioctl_trim_fs(inode, argp);
 case FS_IOC_GETFSLABEL:
  return nilfs_ioctl_get_fslabel(inode->i_sb, argp);
 case FS_IOC_SETFSLABEL:
  return nilfs_ioctl_set_fslabel(inode->i_sb, filp, argp);
 default:
  return -ENOTTY;
 }
}

#ifdef CONFIG_COMPAT
long nilfs_compat_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
 switch (cmd) {
 case FS_IOC32_GETVERSION:
  cmd = FS_IOC_GETVERSION;
  break;
 case NILFS_IOCTL_CHANGE_CPMODE:
 case NILFS_IOCTL_DELETE_CHECKPOINT:
 case NILFS_IOCTL_GET_CPINFO:
 case NILFS_IOCTL_GET_CPSTAT:
 case NILFS_IOCTL_GET_SUINFO:
 case NILFS_IOCTL_SET_SUINFO:
 case NILFS_IOCTL_GET_SUSTAT:
 case NILFS_IOCTL_GET_VINFO:
 case NILFS_IOCTL_GET_BDESCS:
 case NILFS_IOCTL_CLEAN_SEGMENTS:
 case NILFS_IOCTL_SYNC:
 case NILFS_IOCTL_RESIZE:
 case NILFS_IOCTL_SET_ALLOC_RANGE:
 case FITRIM:
 case FS_IOC_GETFSLABEL:
 case FS_IOC_SETFSLABEL:
  break;
 default:
  return -ENOIOCTLCMD;
 }
 return nilfs_ioctl(filp, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
}
#endif