sys/vfs/msdosfs/msdosfs_fat.c

   1 /* $FreeBSD: src/sys/msdosfs/msdosfs_fat.c,v 1.23 2000/01/27 14:43:06 nyan Exp $ */
   2 /* $DragonFly: src/sys/vfs/msdosfs/msdosfs_fat.c,v 1.11 2006/12/23 00:41:29 swildner Exp $ */
   3 /*      $NetBSD: msdosfs_fat.c,v 1.28 1997/11/17 15:36:49 ws Exp $      */
   4
   5 /*-
   6  * Copyright (C) 1994, 1995, 1997 Wolfgang Solfrank.
   7  * Copyright (C) 1994, 1995, 1997 TooLs GmbH.
   8  * All rights reserved.
   9  * Original code by Paul Popelka (paulp@uts.amdahl.com) (see below).
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  20  *    must display the following acknowledgement:
  21  *      This product includes software developed by TooLs GmbH.
  22  * 4. The name of TooLs GmbH may not be used to endorse or promote products
  23  *    derived from this software without specific prior written permission.
  24  *
  25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY TOOLS GMBH ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  26  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  27  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  28  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  29  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  30  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  31  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  32  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  33  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  34  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  35  */
  36 /*
  37  * Written by Paul Popelka (paulp@uts.amdahl.com)
  38  *
  39  * You can do anything you want with this software, just don't say you wrote
  40  * it, and don't remove this notice.
  41  *
  42  * This software is provided "as is".
  43  *
  44  * The author supplies this software to be publicly redistributed on the
  45  * understanding that the author is not responsible for the correct
  46  * functioning of this software in any circumstances and is not liable for
  47  * any damages caused by this software.
  48  *
  49  * October 1992
  50  */
  51
  52 /*
  53  * kernel include files.
  54  */
  55 #include <sys/param.h>
  56 #include <sys/systm.h>
  57 #include <sys/buf.h>
  58 #include <sys/mount.h>          /* to define statfs structure */
  59 #include <sys/vnode.h>          /* to define vattr structure */
  60
  61 /*
  62  * msdosfs include files.
  63  */
  64 #include "bpb.h"
  65 #include "msdosfsmount.h"
  66 #include "direntry.h"
  67 #include "denode.h"
  68 #include "fat.h"
  69
  70 /*
  71  * Fat cache stats.
  72  */
  73 static int fc_fileextends;      /* # of file extends                     */
  74 static int fc_lfcempty;         /* # of time last file cluster cache entry
  75                                  * was empty */
  76 static int fc_bmapcalls;                /* # of times pcbmap was called          */
  77
  78 #define LMMAX   20
  79 static int fc_lmdistance[LMMAX];/* counters for how far off the last
  80                                  * cluster mapped entry was. */
  81 static int fc_largedistance;    /* off by more than LMMAX                */
  82
  83 static int      chainalloc (struct msdosfsmount *pmp, u_long start,
  84                                 u_long count, u_long fillwith,
  85                                 u_long *retcluster, u_long *got);
  86 static int      chainlength (struct msdosfsmount *pmp, u_long start,
  87                                  u_long count);
  88 static void     fatblock (struct msdosfsmount *pmp, u_long ofs,
  89                               u_long *bnp, u_long *sizep, u_long *bop);
  90 static int      fatchain (struct msdosfsmount *pmp, u_long start,
  91                               u_long count, u_long fillwith);
  92 static void     fc_lookup (struct denode *dep, u_long findcn,
  93                                u_long *frcnp, u_long *fsrcnp);
  94 static void     updatefats (struct msdosfsmount *pmp, struct buf *bp,
  95                                 u_long fatbn);
  96 static __inline void
  97                 usemap_alloc (struct msdosfsmount *pmp, u_long cn);
  98 static __inline void
  99                 usemap_free (struct msdosfsmount *pmp, u_long cn);
 100
 101 static void
 102 fatblock(struct msdosfsmount *pmp, u_long ofs, u_long *bnp, u_long *sizep,
 103          u_long *bop)
 104 {
 105         u_long bn, size;
 106
 107         bn = ofs / pmp->pm_fatblocksize * pmp->pm_fatblocksec;
 108         size = min(pmp->pm_fatblocksec, pmp->pm_FATsecs - bn)
 109             * DEV_BSIZE;
 110         bn += pmp->pm_fatblk + pmp->pm_curfat * pmp->pm_FATsecs;
 111
 112         if (bnp)
 113                 *bnp = bn;
 114         if (sizep)
 115                 *sizep = size;
 116         if (bop)
 117                 *bop = ofs % pmp->pm_fatblocksize;
 118 }
 119
 120 /*
 121  * Map the logical cluster number of a file into a physical disk sector
 122  * that is filesystem relative.
 123  *
 124  * dep    - address of denode representing the file of interest
 125  * findcn - file relative cluster whose filesystem relative cluster number
 126  *          and/or block number are/is to be found
 127  * bnp    - address of where to place the file system relative block number.
 128  *          If this pointer is null then don't return this quantity.
 129  * cnp    - address of where to place the file system relative cluster number.
 130  *          If this pointer is null then don't return this quantity.
 131  *
 132  * NOTE: Either bnp or cnp must be non-null.
 133  * This function has one side effect.  If the requested file relative cluster
 134  * is beyond the end of file, then the actual number of clusters in the file
 135  * is returned in *cnp.  This is useful for determining how long a directory is.
 136  *  If cnp is null, nothing is returned.
 137  */
 138 int
 139 pcbmap(struct denode *dep,
 140        u_long findcn,           /* file relative cluster to get          */
 141        daddr_t *bnp,            /* returned filesys relative blk number  */
 142        u_long *cnp,             /* returned cluster number               */
 143        int *sp)                 /* returned block size           */
 144 {
 145         int error;
 146         u_long i;
 147         u_long cn;
 148         u_long prevcn = 0; /* XXX: prevcn could be used unititialized */
 149         u_long byteoffset;
 150         u_long bn;
 151         u_long bo;
 152         struct buf *bp = NULL;
 153         u_long bp_bn = -1;
 154         struct msdosfsmount *pmp = dep->de_pmp;
 155         u_long bsize;
 156
 157         fc_bmapcalls++;
 158
 159         /*
 160          * If they don't give us someplace to return a value then don't
 161          * bother doing anything.
 162          */
 163         if (bnp == NULL && cnp == NULL && sp == NULL)
 164                 return (0);
 165
 166         cn = dep->de_StartCluster;
 167         /*
 168          * The "file" that makes up the root directory is contiguous,
 169          * permanently allocated, of fixed size, and is not made up of
 170          * clusters.  If the cluster number is beyond the end of the root
 171          * directory, then return the number of clusters in the file.
 172          */
 173         if (cn == MSDOSFSROOT) {
 174                 if (dep->de_Attributes & ATTR_DIRECTORY) {
 175                         if (de_cn2off(pmp, findcn) >= dep->de_FileSize) {
 176                                 if (cnp)
 177                                         *cnp = de_bn2cn(pmp, pmp->pm_rootdirsize);
 178                                 return (E2BIG);
 179                         }
 180                         if (bnp)
 181                                 *bnp = pmp->pm_rootdirblk + de_cn2bn(pmp, findcn);
 182                         if (cnp)
 183                                 *cnp = MSDOSFSROOT;
 184                         if (sp)
 185                                 *sp = min(pmp->pm_bpcluster,
 186                                     dep->de_FileSize - de_cn2off(pmp, findcn));
 187                         return (0);
 188                 } else {                /* just an empty file */
 189                         if (cnp)
 190                                 *cnp = 0;
 191                         return (E2BIG);
 192                 }
 193         }
 194
 195         /*
 196          * All other files do I/O in cluster sized blocks
 197          */
 198         if (sp)
 199                 *sp = pmp->pm_bpcluster;
 200
 201         /*
 202          * Rummage around in the fat cache, maybe we can avoid tromping
 203          * thru every fat entry for the file. And, keep track of how far
 204          * off the cache was from where we wanted to be.
 205          */
 206         i = 0;
 207         fc_lookup(dep, findcn, &i, &cn);
 208         if ((bn = findcn - i) >= LMMAX)
 209                 fc_largedistance++;
 210         else
 211                 fc_lmdistance[bn]++;
 212
 213         /*
 214          * Handle all other files or directories the normal way.
 215          */
 216         for (; i < findcn; i++) {
 217                 /*
 218                  * Stop with all reserved clusters, not just with EOF.
 219                  */
 220                 if ((cn | ~pmp->pm_fatmask) >= CLUST_RSRVD)
 221                         goto hiteof;
 222                 byteoffset = FATOFS(pmp, cn);
 223                 fatblock(pmp, byteoffset, &bn, &bsize, &bo);
 224                 if (bn != bp_bn) {
 225                         if (bp)
 226                                 brelse(bp);
 227                         error = bread(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, bn), bsize, &bp);
 228                         if (error) {
 229                                 brelse(bp);
 230                                 return (error);
 231                         }
 232                         bp_bn = bn;
 233                 }
 234                 prevcn = cn;
 235                 if (FAT32(pmp))
 236                         cn = getulong(&bp->b_data[bo]);
 237                 else
 238                         cn = getushort(&bp->b_data[bo]);
 239                 if (FAT12(pmp) && (prevcn & 1))
 240                         cn >>= 4;
 241                 cn &= pmp->pm_fatmask;
 242
 243                 /*
 244                  * Force the special cluster numbers
 245                  * to be the same for all cluster sizes
 246                  * to let the rest of msdosfs handle
 247                  * all cases the same.
 248                  */
 249                 if ((cn | ~pmp->pm_fatmask) >= CLUST_RSRVD)
 250                         cn |= ~pmp->pm_fatmask;
 251         }
 252
 253         if (!MSDOSFSEOF(pmp, cn)) {
 254                 if (bp)
 255                         brelse(bp);
 256                 if (bnp)
 257                         *bnp = xcntobn(pmp, cn);
 258                 if (cnp)
 259                         *cnp = cn;
 260                 fc_setcache(dep, FC_LASTMAP, i, cn);
 261                 return (0);
 262         }
 263
 264 hiteof:;
 265         if (cnp)
 266                 *cnp = i;
 267         if (bp)
 268                 brelse(bp);
 269         /* update last file cluster entry in the fat cache */
 270         fc_setcache(dep, FC_LASTFC, i - 1, prevcn);
 271         return (E2BIG);
 272 }
 273
 274 /*
 275  * Find the closest entry in the fat cache to the cluster we are looking
 276  * for.
 277  */
 278 static void
 279 fc_lookup(struct denode *dep, u_long findcn, u_long *frcnp, u_long *fsrcnp)
 280 {
 281         int i;
 282         u_long cn;
 283         struct fatcache *closest = 0;
 284
 285         for (i = 0; i < FC_SIZE; i++) {
 286                 cn = dep->de_fc[i].fc_frcn;
 287                 if (cn != FCE_EMPTY && cn <= findcn) {
 288                         if (closest == 0 || cn > closest->fc_frcn)
 289                                 closest = &dep->de_fc[i];
 290                 }
 291         }
 292         if (closest) {
 293                 *frcnp = closest->fc_frcn;
 294                 *fsrcnp = closest->fc_fsrcn;
 295         }
 296 }
 297
 298 /*
 299  * Purge the fat cache in denode dep of all entries relating to file
 300  * relative cluster frcn and beyond.
 301  */
 302 void
 303 fc_purge(struct denode *dep, u_int frcn)
 304 {
 305         int i;
 306         struct fatcache *fcp;
 307
 308         fcp = dep->de_fc;
 309         for (i = 0; i < FC_SIZE; i++, fcp++) {
 310                 if (fcp->fc_frcn >= frcn)
 311                         fcp->fc_frcn = FCE_EMPTY;
 312         }
 313 }
 314
 315 /*
 316  * Update the fat.
 317  * If mirroring the fat, update all copies, with the first copy as last.
 318  * Else update only the current fat (ignoring the others).
 319  *
 320  * pmp   - msdosfsmount structure for filesystem to update
 321  * bp    - addr of modified fat block
 322  * fatbn - block number relative to begin of filesystem of the modified fat block.
 323  */
 324 static void
 325 updatefats(struct msdosfsmount *pmp, struct buf *bp, u_long fatbn)
 326 {
 327         int i;
 328         struct buf *bpn;
 329
 330 #ifdef MSDOSFS_DEBUG
 331         kprintf("updatefats(pmp %p, bp %p, fatbn %lu)\n", pmp, bp, fatbn);
 332 #endif
 333
 334         /*
 335          * If we have an FSInfo block, update it.
 336          */
 337         if (pmp->pm_fsinfo) {
 338                 u_long cn = pmp->pm_nxtfree;
 339
 340                 if (pmp->pm_freeclustercount
 341                     && (pmp->pm_inusemap[cn / N_INUSEBITS]
 342                         & (1 << (cn % N_INUSEBITS)))) {
 343                         /*
 344                          * The cluster indicated in FSInfo isn't free
 345                          * any longer.  Got get a new free one.
 346                          */
 347                         for (cn = 0; cn < pmp->pm_maxcluster; cn += N_INUSEBITS)
 348                                 if (pmp->pm_inusemap[cn / N_INUSEBITS] != (u_int)-1)
 349                                         break;
 350                         pmp->pm_nxtfree = cn
 351                                 + ffs(pmp->pm_inusemap[cn / N_INUSEBITS]
 352                                       ^ (u_int)-1) - 1;
 353                 }
 354                 if (bread(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, pmp->pm_fsinfo), fsi_size(pmp), &bpn) != 0) {
 355                         /*
 356                          * Ignore the error, but turn off FSInfo update for the future.
 357                          */
 358                         pmp->pm_fsinfo = 0;
 359                         brelse(bpn);
 360                 } else {
 361                         struct fsinfo *fp = (struct fsinfo *)bpn->b_data;
 362
 363                         putulong(fp->fsinfree, pmp->pm_freeclustercount);
 364                         putulong(fp->fsinxtfree, pmp->pm_nxtfree);
 365                         if (pmp->pm_flags & MSDOSFSMNT_WAITONFAT)
 366                                 bwrite(bpn);
 367                         else
 368                                 bdwrite(bpn);
 369                 }
 370         }
 371
 372         if (pmp->pm_flags & MSDOSFS_FATMIRROR) {
 373                 /*
 374                  * Now copy the block(s) of the modified fat to the other copies of
 375                  * the fat and write them out.  This is faster than reading in the
 376                  * other fats and then writing them back out.  This could tie up
 377                  * the fat for quite a while. Preventing others from accessing it.
 378                  * To prevent us from going after the fat quite so much we use
 379                  * delayed writes, unless they specfied "synchronous" when the
 380                  * filesystem was mounted.  If synch is asked for then use
 381                  * bwrite()'s and really slow things down.
 382                  */
 383                 for (i = 1; i < pmp->pm_FATs; i++) {
 384                         fatbn += pmp->pm_FATsecs;
 385                         /* getblk() never fails */
 386                         bpn = getblk(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, fatbn),
 387                                      bp->b_bcount, 0, 0);
 388                         bcopy(bp->b_data, bpn->b_data, bp->b_bcount);
 389                         if (pmp->pm_flags & MSDOSFSMNT_WAITONFAT)
 390                                 bwrite(bpn);
 391                         else
 392                                 bdwrite(bpn);
 393                 }
 394         }
 395
 396         /*
 397          * Write out the first (or current) fat last.
 398          */
 399         if (pmp->pm_flags & MSDOSFSMNT_WAITONFAT)
 400                 bwrite(bp);
 401         else
 402                 bdwrite(bp);
 403         /*
 404          * Maybe update fsinfo sector here?
 405          */
 406 }
 407
 408 /*
 409  * Updating entries in 12 bit fats is a pain in the butt.
 410  *
 411  * The following picture shows where nibbles go when moving from a 12 bit
 412  * cluster number into the appropriate bytes in the FAT.
 413  *
 414  *      byte m        byte m+1      byte m+2
 415  *      +----+----+   +----+----+   +----+----+
 416  *      |  0    1 |   |  2    3 |   |  4    5 |   FAT bytes
 417  *      +----+----+   +----+----+   +----+----+
 418  *
 419  *      +----+----+----+   +----+----+----+
 420  *      |  3    0    1 |   |  4    5    2 |
 421  *      +----+----+----+   +----+----+----+
 422  *      cluster n          cluster n+1
 423  *
 424  * Where n is even. m = n + (n >> 2)
 425  *
 426  */
 427 static __inline void
 428 usemap_alloc(struct msdosfsmount *pmp, u_long cn)
 429 {
 430
 431         pmp->pm_inusemap[cn / N_INUSEBITS] |= 1 << (cn % N_INUSEBITS);
 432         pmp->pm_freeclustercount--;
 433 }
 434
 435 static __inline void
 436 usemap_free(struct msdosfsmount *pmp, u_long cn)
 437 {
 438
 439         pmp->pm_freeclustercount++;
 440         pmp->pm_inusemap[cn / N_INUSEBITS] &= ~(1 << (cn % N_INUSEBITS));
 441 }
 442
 443 int
 444 clusterfree(struct msdosfsmount *pmp, u_long cluster, u_long *oldcnp)
 445 {
 446         int error;
 447         u_long oldcn;
 448
 449         usemap_free(pmp, cluster);
 450         error = fatentry(FAT_GET_AND_SET, pmp, cluster, &oldcn, MSDOSFSFREE);
 451         if (error) {
 452                 usemap_alloc(pmp, cluster);
 453                 return (error);
 454         }
 455         /*
 456          * If the cluster was successfully marked free, then update
 457          * the count of free clusters, and turn off the "allocated"
 458          * bit in the "in use" cluster bit map.
 459          */
 460         if (oldcnp)
 461                 *oldcnp = oldcn;
 462         return (0);
 463 }
 464
 465 /*
 466  * Get or Set or 'Get and Set' the cluster'th entry in the fat.
 467  *
 468  * function     - whether to get or set a fat entry
 469  * pmp          - address of the msdosfsmount structure for the filesystem
 470  *                whose fat is to be manipulated.
 471  * cn           - which cluster is of interest
 472  * oldcontents  - address of a word that is to receive the contents of the
 473  *                cluster'th entry if this is a get function
 474  * newcontents  - the new value to be written into the cluster'th element of
 475  *                the fat if this is a set function.
 476  *
 477  * This function can also be used to free a cluster by setting the fat entry
 478  * for a cluster to 0.
 479  *
 480  * All copies of the fat are updated if this is a set function. NOTE: If
 481  * fatentry() marks a cluster as free it does not update the inusemap in
 482  * the msdosfsmount structure. This is left to the caller.
 483  */
 484 int
 485 fatentry(int function, struct msdosfsmount *pmp, u_long cn, u_long *oldcontents,
 486          u_long newcontents)
 487 {
 488         int error;
 489         u_long readcn;
 490         u_long bn, bo, bsize, byteoffset;
 491         struct buf *bp;
 492
 493 #ifdef  MSDOSFS_DEBUG
 494         kprintf("fatentry(func %d, pmp %p, clust %lu, oldcon %p, newcon %lx)\n",
 495              function, pmp, cn, oldcontents, newcontents);
 496 #endif
 497
 498 #ifdef DIAGNOSTIC
 499         /*
 500          * Be sure they asked us to do something.
 501          */
 502         if ((function & (FAT_SET | FAT_GET)) == 0) {
 503                 kprintf("fatentry(): function code doesn't specify get or set\n");
 504                 return (EINVAL);
 505         }
 506
 507         /*
 508          * If they asked us to return a cluster number but didn't tell us
 509          * where to put it, give them an error.
 510          */
 511         if ((function & FAT_GET) && oldcontents == NULL) {
 512                 kprintf("fatentry(): get function with no place to put result\n");
 513                 return (EINVAL);
 514         }
 515 #endif
 516
 517         /*
 518          * Be sure the requested cluster is in the filesystem.
 519          */
 520         if (cn < CLUST_FIRST || cn > pmp->pm_maxcluster)
 521                 return (EINVAL);
 522
 523         byteoffset = FATOFS(pmp, cn);
 524         fatblock(pmp, byteoffset, &bn, &bsize, &bo);
 525         error = bread(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, bn), bsize, &bp);
 526         if (error) {
 527                 brelse(bp);
 528                 return (error);
 529         }
 530
 531         if (function & FAT_GET) {
 532                 if (FAT32(pmp))
 533                         readcn = getulong(&bp->b_data[bo]);
 534                 else
 535                         readcn = getushort(&bp->b_data[bo]);
 536                 if (FAT12(pmp) & (cn & 1))
 537                         readcn >>= 4;
 538                 readcn &= pmp->pm_fatmask;
 539                 /* map reserved fat entries to same values for all fats */
 540                 if ((readcn | ~pmp->pm_fatmask) >= CLUST_RSRVD)
 541                         readcn |= ~pmp->pm_fatmask;
 542                 *oldcontents = readcn;
 543         }
 544         if (function & FAT_SET) {
 545                 switch (pmp->pm_fatmask) {
 546                 case FAT12_MASK:
 547                         readcn = getushort(&bp->b_data[bo]);
 548                         if (cn & 1) {
 549                                 readcn &= 0x000f;
 550                                 readcn |= newcontents << 4;
 551                         } else {
 552                                 readcn &= 0xf000;
 553                                 readcn |= newcontents & 0xfff;
 554                         }
 555                         putushort(&bp->b_data[bo], readcn);
 556                         break;
 557                 case FAT16_MASK:
 558                         putushort(&bp->b_data[bo], newcontents);
 559                         break;
 560                 case FAT32_MASK:
 561                         /*
 562                          * According to spec we have to retain the
 563                          * high order bits of the fat entry.
 564                          */
 565                         readcn = getulong(&bp->b_data[bo]);
 566                         readcn &= ~FAT32_MASK;
 567                         readcn |= newcontents & FAT32_MASK;
 568                         putulong(&bp->b_data[bo], readcn);
 569                         break;
 570                 }
 571                 updatefats(pmp, bp, bn);
 572                 bp = NULL;
 573                 pmp->pm_fmod = 1;
 574         }
 575         if (bp)
 576                 brelse(bp);
 577         return (0);
 578 }
 579
 580 /*
 581  * Update a contiguous cluster chain
 582  *
 583  * pmp      - mount point
 584  * start    - first cluster of chain
 585  * count    - number of clusters in chain
 586  * fillwith - what to write into fat entry of last cluster
 587  */
 588 static int
 589 fatchain(struct msdosfsmount *pmp, u_long start, u_long count, u_long fillwith)
 590 {
 591         int error;
 592         u_long bn, bo, bsize, byteoffset, readcn, newc;
 593         struct buf *bp;
 594
 595 #ifdef MSDOSFS_DEBUG
 596         kprintf("fatchain(pmp %p, start %lu, count %lu, fillwith %lx)\n",
 597             pmp, start, count, fillwith);
 598 #endif
 599         /*
 600          * Be sure the clusters are in the filesystem.
 601          */
 602         if (start < CLUST_FIRST || start + count - 1 > pmp->pm_maxcluster)
 603                 return (EINVAL);
 604
 605         while (count > 0) {
 606                 byteoffset = FATOFS(pmp, start);
 607                 fatblock(pmp, byteoffset, &bn, &bsize, &bo);
 608                 error = bread(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, bn), bsize, &bp);
 609                 if (error) {
 610                         brelse(bp);
 611                         return (error);
 612                 }
 613                 while (count > 0) {
 614                         start++;
 615                         newc = --count > 0 ? start : fillwith;
 616                         switch (pmp->pm_fatmask) {
 617                         case FAT12_MASK:
 618                                 readcn = getushort(&bp->b_data[bo]);
 619                                 if (start & 1) {
 620                                         readcn &= 0xf000;
 621                                         readcn |= newc & 0xfff;
 622                                 } else {
 623                                         readcn &= 0x000f;
 624                                         readcn |= newc << 4;
 625                                 }
 626                                 putushort(&bp->b_data[bo], readcn);
 627                                 bo++;
 628                                 if (!(start & 1))
 629                                         bo++;
 630                                 break;
 631                         case FAT16_MASK:
 632                                 putushort(&bp->b_data[bo], newc);
 633                                 bo += 2;
 634                                 break;
 635                         case FAT32_MASK:
 636                                 readcn = getulong(&bp->b_data[bo]);
 637                                 readcn &= ~pmp->pm_fatmask;
 638                                 readcn |= newc & pmp->pm_fatmask;
 639                                 putulong(&bp->b_data[bo], readcn);
 640                                 bo += 4;
 641                                 break;
 642                         }
 643                         if (bo >= bsize)
 644                                 break;
 645                 }
 646                 updatefats(pmp, bp, bn);
 647         }
 648         pmp->pm_fmod = 1;
 649         return (0);
 650 }
 651
 652 /*
 653  * Check the length of a free cluster chain starting at start.
 654  *
 655  * pmp   - mount point
 656  * start - start of chain
 657  * count - maximum interesting length
 658  */
 659 static int
 660 chainlength(struct msdosfsmount *pmp, u_long start, u_long count)
 661 {
 662         u_long idx, max_idx;
 663         u_int map;
 664         u_long len;
 665
 666         max_idx = pmp->pm_maxcluster / N_INUSEBITS;
 667         idx = start / N_INUSEBITS;
 668         start %= N_INUSEBITS;
 669         map = pmp->pm_inusemap[idx];
 670         map &= ~((1 << start) - 1);
 671         if (map) {
 672                 len = ffs(map) - 1 - start;
 673                 return (len > count ? count : len);
 674         }
 675         len = N_INUSEBITS - start;
 676         if (len >= count)
 677                 return (count);
 678         while (++idx <= max_idx) {
 679                 if (len >= count)
 680                         break;
 681                 map = pmp->pm_inusemap[idx];
 682                 if (map) {
 683                         len +=  ffs(map) - 1;
 684                         break;
 685                 }
 686                 len += N_INUSEBITS;
 687         }
 688         return (len > count ? count : len);
 689 }
 690
 691 /*
 692  * Allocate contigous free clusters.
 693  *
 694  * pmp        - mount point.
 695  * start      - start of cluster chain.
 696  * count      - number of clusters to allocate.
 697  * fillwith   - put this value into the fat entry for the
 698  *              last allocated cluster.
 699  * retcluster - put the first allocated cluster's number here.
 700  * got        - how many clusters were actually allocated.
 701  */
 702 static int
 703 chainalloc(struct msdosfsmount *pmp, u_long start, u_long count,
 704            u_long fillwith, u_long *retcluster, u_long *got)
 705 {
 706         int error;
 707         u_long cl, n;
 708
 709         for (cl = start, n = count; n-- > 0;)
 710                 usemap_alloc(pmp, cl++);
 711
 712         error = fatchain(pmp, start, count, fillwith);
 713         if (error != 0)
 714                 return (error);
 715 #ifdef MSDOSFS_DEBUG
 716         kprintf("clusteralloc(): allocated cluster chain at %lu (%lu clusters)\n",
 717             start, count);
 718 #endif
 719         if (retcluster)
 720                 *retcluster = start;
 721         if (got)
 722                 *got = count;
 723         return (0);
 724 }
 725
 726 /*
 727  * Allocate contiguous free clusters.
 728  *
 729  * pmp        - mount point.
 730  * start      - preferred start of cluster chain.
 731  * count      - number of clusters requested.
 732  * fillwith   - put this value into the fat entry for the
 733  *              last allocated cluster.
 734  * retcluster - put the first allocated cluster's number here.
 735  * got        - how many clusters were actually allocated.
 736  */
 737 int
 738 clusteralloc(struct msdosfsmount *pmp, u_long start, u_long count,
 739              u_long fillwith, u_long *retcluster, u_long *got)
 740 {
 741         u_long idx;
 742         u_long len, newst, foundl, cn, l;
 743         u_long foundcn = 0; /* XXX: foundcn could be used unititialized */
 744         u_int map;
 745
 746 #ifdef MSDOSFS_DEBUG
 747         kprintf("clusteralloc(): find %lu clusters\n",count);
 748 #endif
 749         if (start) {
 750                 if ((len = chainlength(pmp, start, count)) >= count)
 751                         return (chainalloc(pmp, start, count, fillwith, retcluster, got));
 752         } else
 753                 len = 0;
 754
 755         /*
 756          * Start at a (pseudo) random place to maximize cluster runs
 757          * under multiple writers.
 758          */
 759         newst = krandom() % (pmp->pm_maxcluster + 1);
 760         foundl = 0;
 761
 762         for (cn = newst; cn <= pmp->pm_maxcluster;) {
 763                 idx = cn / N_INUSEBITS;
 764                 map = pmp->pm_inusemap[idx];
 765                 map |= (1 << (cn % N_INUSEBITS)) - 1;
 766                 if (map != (u_int)-1) {
 767                         cn = idx * N_INUSEBITS + ffs(map^(u_int)-1) - 1;
 768                         if ((l = chainlength(pmp, cn, count)) >= count)
 769                                 return (chainalloc(pmp, cn, count, fillwith, retcluster, got));
 770                         if (l > foundl) {
 771                                 foundcn = cn;
 772                                 foundl = l;
 773                         }
 774                         cn += l + 1;
 775                         continue;
 776                 }
 777                 cn += N_INUSEBITS - cn % N_INUSEBITS;
 778         }
 779         for (cn = 0; cn < newst;) {
 780                 idx = cn / N_INUSEBITS;
 781                 map = pmp->pm_inusemap[idx];
 782                 map |= (1 << (cn % N_INUSEBITS)) - 1;
 783                 if (map != (u_int)-1) {
 784                         cn = idx * N_INUSEBITS + ffs(map^(u_int)-1) - 1;
 785                         if ((l = chainlength(pmp, cn, count)) >= count)
 786                                 return (chainalloc(pmp, cn, count, fillwith, retcluster, got));
 787                         if (l > foundl) {
 788                                 foundcn = cn;
 789                                 foundl = l;
 790                         }
 791                         cn += l + 1;
 792                         continue;
 793                 }
 794                 cn += N_INUSEBITS - cn % N_INUSEBITS;
 795         }
 796
 797         if (!foundl)
 798                 return (ENOSPC);
 799
 800         if (len)
 801                 return (chainalloc(pmp, start, len, fillwith, retcluster, got));
 802         else
 803                 return (chainalloc(pmp, foundcn, foundl, fillwith, retcluster, got));
 804 }
 805
 806
 807 /*
 808  * Free a chain of clusters.
 809  *
 810  * pmp          - address of the msdosfs mount structure for the filesystem
 811  *                containing the cluster chain to be freed.
 812  * startcluster - number of the 1st cluster in the chain of clusters to be
 813  *                freed.
 814  */
 815 int
 816 freeclusterchain(struct msdosfsmount *pmp, u_long cluster)
 817 {
 818         int error;
 819         struct buf *bp = NULL;
 820         u_long bn, bo, bsize, byteoffset;
 821         u_long readcn, lbn = -1;
 822
 823         while (cluster >= CLUST_FIRST && cluster <= pmp->pm_maxcluster) {
 824                 byteoffset = FATOFS(pmp, cluster);
 825                 fatblock(pmp, byteoffset, &bn, &bsize, &bo);
 826                 if (lbn != bn) {
 827                         if (bp)
 828                                 updatefats(pmp, bp, lbn);
 829                         error = bread(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, bn), bsize, &bp);
 830                         if (error) {
 831                                 brelse(bp);
 832                                 return (error);
 833                         }
 834                         lbn = bn;
 835                 }
 836                 usemap_free(pmp, cluster);
 837                 switch (pmp->pm_fatmask) {
 838                 case FAT12_MASK:
 839                         readcn = getushort(&bp->b_data[bo]);
 840                         if (cluster & 1) {
 841                                 cluster = readcn >> 4;
 842                                 readcn &= 0x000f;
 843                                 readcn |= MSDOSFSFREE << 4;
 844                         } else {
 845                                 cluster = readcn;
 846                                 readcn &= 0xf000;
 847                                 readcn |= MSDOSFSFREE & 0xfff;
 848                         }
 849                         putushort(&bp->b_data[bo], readcn);
 850                         break;
 851                 case FAT16_MASK:
 852                         cluster = getushort(&bp->b_data[bo]);
 853                         putushort(&bp->b_data[bo], MSDOSFSFREE);
 854                         break;
 855                 case FAT32_MASK:
 856                         cluster = getulong(&bp->b_data[bo]);
 857                         putulong(&bp->b_data[bo],
 858                                  (MSDOSFSFREE & FAT32_MASK) | (cluster & ~FAT32_MASK));
 859                         break;
 860                 }
 861                 cluster &= pmp->pm_fatmask;
 862                 if ((cluster | ~pmp->pm_fatmask) >= CLUST_RSRVD)
 863                         cluster |= pmp->pm_fatmask;
 864         }
 865         if (bp)
 866                 updatefats(pmp, bp, bn);
 867         return (0);
 868 }
 869
 870 /*
 871  * Read in fat blocks looking for free clusters. For every free cluster
 872  * found turn off its corresponding bit in the pm_inusemap.
 873  */
 874 int
 875 fillinusemap(struct msdosfsmount *pmp)
 876 {
 877         struct buf *bp = NULL;
 878         u_long cn, readcn;
 879         int error;
 880         u_long bn, bo, bsize, byteoffset;
 881
 882         /*
 883          * Mark all clusters in use, we mark the free ones in the fat scan
 884          * loop further down.
 885          */
 886         for (cn = 0; cn < (pmp->pm_maxcluster + N_INUSEBITS) / N_INUSEBITS; cn++)
 887                 pmp->pm_inusemap[cn] = (u_int)-1;
 888
 889         /*
 890          * Figure how many free clusters are in the filesystem by ripping
 891          * through the fat counting the number of entries whose content is
 892          * zero.  These represent free clusters.
 893          */
 894         pmp->pm_freeclustercount = 0;
 895         for (cn = CLUST_FIRST; cn <= pmp->pm_maxcluster; cn++) {
 896                 byteoffset = FATOFS(pmp, cn);
 897                 bo = byteoffset % pmp->pm_fatblocksize;
 898                 if (!bo || !bp) {
 899                         /* Read new FAT block */
 900                         if (bp)
 901                                 brelse(bp);
 902                         fatblock(pmp, byteoffset, &bn, &bsize, NULL);
 903                         error = bread(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, bn), bsize, &bp);
 904                         if (error) {
 905                                 brelse(bp);
 906                                 return (error);
 907                         }
 908                 }
 909                 if (FAT32(pmp))
 910                         readcn = getulong(&bp->b_data[bo]);
 911                 else
 912                         readcn = getushort(&bp->b_data[bo]);
 913                 if (FAT12(pmp) && (cn & 1))
 914                         readcn >>= 4;
 915                 readcn &= pmp->pm_fatmask;
 916
 917                 if (readcn == 0)
 918                         usemap_free(pmp, cn);
 919         }
 920         brelse(bp);
 921         return (0);
 922 }
 923
 924 /*
 925  * Allocate a new cluster and chain it onto the end of the file.
 926  *
 927  * dep   - the file to extend
 928  * count - number of clusters to allocate
 929  * bpp   - where to return the address of the buf header for the first new
 930  *         file block
 931  * ncp   - where to put cluster number of the first newly allocated cluster
 932  *         If this pointer is 0, do not return the cluster number.
 933  * flags - see fat.h
 934  *
 935  * NOTE: This function is not responsible for turning on the DE_UPDATE bit of
 936  * the de_flag field of the denode and it does not change the de_FileSize
 937  * field.  This is left for the caller to do.
 938  */
 939 int
 940 extendfile(struct denode *dep, u_long count, struct buf **bpp, u_long *ncp,
 941            int flags)
 942 {
 943         int error;
 944         u_long frcn;
 945         u_long cn, got;
 946         struct msdosfsmount *pmp = dep->de_pmp;
 947         struct buf *bp;
 948
 949         /*
 950          * Don't try to extend the root directory
 951          */
 952         if (dep->de_StartCluster == MSDOSFSROOT
 953             && (dep->de_Attributes & ATTR_DIRECTORY)) {
 954                 kprintf("extendfile(): attempt to extend root directory\n");
 955                 return (ENOSPC);
 956         }
 957
 958         /*
 959          * If the "file's last cluster" cache entry is empty, and the file
 960          * is not empty, then fill the cache entry by calling pcbmap().
 961          */
 962         fc_fileextends++;
 963         if (dep->de_fc[FC_LASTFC].fc_frcn == FCE_EMPTY &&
 964             dep->de_StartCluster != 0) {
 965                 fc_lfcempty++;
 966                 error = pcbmap(dep, 0xffff, NULL, &cn, NULL);
 967                 /* we expect it to return E2BIG */
 968                 if (error != E2BIG)
 969                         return (error);
 970         }
 971
 972         while (count > 0) {
 973                 /*
 974                  * Allocate a new cluster chain and cat onto the end of the
 975                  * file.  * If the file is empty we make de_StartCluster point
 976                  * to the new block.  Note that de_StartCluster being 0 is
 977                  * sufficient to be sure the file is empty since we exclude
 978                  * attempts to extend the root directory above, and the root
 979                  * dir is the only file with a startcluster of 0 that has
 980                  * blocks allocated (sort of).
 981                  */
 982                 if (dep->de_StartCluster == 0)
 983                         cn = 0;
 984                 else
 985                         cn = dep->de_fc[FC_LASTFC].fc_fsrcn + 1;
 986                 error = clusteralloc(pmp, cn, count, CLUST_EOFE, &cn, &got);
 987                 if (error)
 988                         return (error);
 989
 990                 count -= got;
 991
 992                 /*
 993                  * Give them the filesystem relative cluster number if they want
 994                  * it.
 995                  */
 996                 if (ncp) {
 997                         *ncp = cn;
 998                         ncp = NULL;
 999                 }
1000
1001                 if (dep->de_StartCluster == 0) {
1002                         dep->de_StartCluster = cn;
1003                         frcn = 0;
1004                 } else {
1005                         error = fatentry(FAT_SET, pmp,
1006                                          dep->de_fc[FC_LASTFC].fc_fsrcn,
1007                                          0, cn);
1008                         if (error) {
1009                                 clusterfree(pmp, cn, NULL);
1010                                 return (error);
1011                         }
1012                         frcn = dep->de_fc[FC_LASTFC].fc_frcn + 1;
1013                 }
1014
1015                 /*
1016                  * Update the "last cluster of the file" entry in the
1017                  * denode's fat cache.
1018                  */
1019                 fc_setcache(dep, FC_LASTFC, frcn + got - 1, cn + got - 1);
1020
1021                 if (flags & DE_CLEAR) {
1022                         while (got-- > 0) {
1023                                 /*
1024                                  * Get the buf header for the new block of the file.
1025                                  */
1026                                 if (dep->de_Attributes & ATTR_DIRECTORY) {
1027                                         bp = getblk(pmp->pm_devvp,
1028                                                     xcntodoff(pmp, cn),
1029                                                     pmp->pm_bpcluster, 0, 0);
1030                                         ++cn;
1031                                 } else {
1032                                         daddr_t dblkno;
1033
1034                                         bp = getblk(DETOV(dep),
1035                                                     de_cn2doff(pmp, frcn),
1036                                                     pmp->pm_bpcluster, 0, 0);
1037                                         ++frcn;
1038                                         /*
1039                                          * Do the bmap now, as in msdosfs_write
1040                                          */
1041                                         if (pcbmap(dep,
1042                                             de_bn2cn(pmp, de_off2bn(pmp, bp->b_bio1.bio_offset)),
1043                                             &dblkno, NULL, NULL)) {
1044                                                 bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
1045                                         } else {
1046                                                 bp->b_bio2.bio_offset = de_bntodoff(pmp, dblkno);
1047                                         }
1048                                         if (bp->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET)
1049                                                 panic("extendfile: pcbmap");
1050                                 }
1051                                 clrbuf(bp);
1052                                 if (bpp) {
1053                                         *bpp = bp;
1054                                         bpp = NULL;
1055                                 } else
1056                                         bdwrite(bp);
1057                         }
1058                 }
1059         }
1060
1061         return (0);
1062 }