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 /*      $NetBSD: msdosfs_fat.c,v 1.28 1997/11/17 15:36:49 ws Exp $      */
   3
   4 /*-
   5  * Copyright (C) 1994, 1995, 1997 Wolfgang Solfrank.
   6  * Copyright (C) 1994, 1995, 1997 TooLs GmbH.
   7  * All rights reserved.
   8  * Original code by Paul Popelka (paulp@uts.amdahl.com) (see below).
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  19  *    must display the following acknowledgement:
  20  *      This product includes software developed by TooLs GmbH.
  21  * 4. The name of TooLs GmbH may not be used to endorse or promote products
  22  *    derived from this software without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY TOOLS GMBH ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  25  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  26  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  27  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  28  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  29  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  30  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  31  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  32  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  33  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  34  */
  35 /*
  36  * Written by Paul Popelka (paulp@uts.amdahl.com)
  37  *
  38  * You can do anything you want with this software, just don't say you wrote
  39  * it, and don't remove this notice.
  40  *
  41  * This software is provided "as is".
  42  *
  43  * The author supplies this software to be publicly redistributed on the
  44  * understanding that the author is not responsible for the correct
  45  * functioning of this software in any circumstances and is not liable for
  46  * any damages caused by this software.
  47  *
  48  * October 1992
  49  */
  50
  51 /*
  52  * kernel include files.
  53  */
  54 #include <sys/param.h>
  55 #include <sys/systm.h>
  56 #include <sys/buf.h>
  57 #include <sys/mount.h>          /* to define statfs structure */
  58 #include <sys/vnode.h>          /* to define vattr structure */
  59
  60 #include <sys/buf2.h>
  61
  62 /*
  63  * msdosfs include files.
  64  */
  65 #include "bpb.h"
  66 #include "msdosfsmount.h"
  67 #include "direntry.h"
  68 #include "denode.h"
  69 #include "fat.h"
  70
  71 /*
  72  * Fat cache stats.
  73  */
  74 static int fc_fileextends;      /* # of file extends                     */
  75 static int fc_lfcempty;         /* # of time last file cluster cache entry
  76                                  * was empty */
  77 static int fc_bmapcalls;                /* # of times pcbmap was called          */
  78
  79 #define LMMAX   20
  80 static int fc_lmdistance[LMMAX];/* counters for how far off the last
  81                                  * cluster mapped entry was. */
  82 static int fc_largedistance;    /* off by more than LMMAX                */
  83
  84 static int      chainalloc (struct msdosfsmount *pmp, u_long start,
  85                                 u_long count, u_long fillwith,
  86                                 u_long *retcluster, u_long *got);
  87 static int      chainlength (struct msdosfsmount *pmp, u_long start,
  88                                  u_long count);
  89 static void     fatblock (struct msdosfsmount *pmp, u_long ofs,
  90                               u_long *bnp, u_long *sizep, u_long *bop);
  91 static int      fatchain (struct msdosfsmount *pmp, u_long start,
  92                               u_long count, u_long fillwith);
  93 static void     fc_lookup (struct denode *dep, u_long findcn,
  94                                u_long *frcnp, u_long *fsrcnp);
  95 static void     updatefats (struct msdosfsmount *pmp, struct buf *bp,
  96                                 u_long fatbn);
  97 static __inline void
  98                 usemap_alloc (struct msdosfsmount *pmp, u_long cn);
  99 static __inline void
 100                 usemap_free (struct msdosfsmount *pmp, u_long cn);
 101
 102 static void
 103 fatblock(struct msdosfsmount *pmp, u_long ofs, u_long *bnp, u_long *sizep,
 104          u_long *bop)
 105 {
 106         u_long bn, size;
 107
 108         bn = ofs / pmp->pm_fatblocksize * pmp->pm_fatblocksec;
 109         size = min(pmp->pm_fatblocksec, pmp->pm_FATsecs - bn)
 110             * DEV_BSIZE;
 111         bn += pmp->pm_fatblk + pmp->pm_curfat * pmp->pm_FATsecs;
 112
 113         if (bnp)
 114                 *bnp = bn;
 115         if (sizep)
 116                 *sizep = size;
 117         if (bop)
 118                 *bop = ofs % pmp->pm_fatblocksize;
 119 }
 120
 121 /*
 122  * Map the logical cluster number of a file into a physical disk sector
 123  * that is filesystem relative.
 124  *
 125  * dep    - address of denode representing the file of interest
 126  * findcn - file relative cluster whose filesystem relative cluster number
 127  *          and/or block number are/is to be found
 128  * bnp    - address of where to place the file system relative block number.
 129  *          If this pointer is null then don't return this quantity.
 130  * cnp    - address of where to place the file system relative cluster number.
 131  *          If this pointer is null then don't return this quantity.
 132  *
 133  * NOTE: Either bnp or cnp must be non-null.
 134  * This function has one side effect.  If the requested file relative cluster
 135  * is beyond the end of file, then the actual number of clusters in the file
 136  * is returned in *cnp.  This is useful for determining how long a directory is.
 137  *  If cnp is null, nothing is returned.
 138  */
 139 int
 140 pcbmap(struct denode *dep,
 141        u_long findcn,           /* file relative cluster to get          */
 142        daddr_t *bnp,            /* returned filesys relative blk number  */
 143        u_long *cnp,             /* returned cluster number               */
 144        int *sp)                 /* returned block size           */
 145 {
 146         int error;
 147         u_long i;
 148         u_long cn;
 149         u_long prevcn = 0; /* XXX: prevcn could be used unititialized */
 150         u_long byteoffset;
 151         u_long bn;
 152         u_long bo;
 153         struct buf *bp = NULL;
 154         u_long bp_bn = -1;
 155         struct msdosfsmount *pmp = dep->de_pmp;
 156         u_long bsize;
 157
 158         fc_bmapcalls++;
 159
 160         /*
 161          * If they don't give us someplace to return a value then don't
 162          * bother doing anything.
 163          */
 164         if (bnp == NULL && cnp == NULL && sp == NULL)
 165                 return (0);
 166
 167         cn = dep->de_StartCluster;
 168         /*
 169          * The "file" that makes up the root directory is contiguous,
 170          * permanently allocated, of fixed size, and is not made up of
 171          * clusters.  If the cluster number is beyond the end of the root
 172          * directory, then return the number of clusters in the file.
 173          */
 174         if (cn == MSDOSFSROOT) {
 175                 if (dep->de_Attributes & ATTR_DIRECTORY) {
 176                         if (de_cn2off(pmp, findcn) >= dep->de_FileSize) {
 177                                 if (cnp)
 178                                         *cnp = de_bn2cn(pmp, pmp->pm_rootdirsize);
 179                                 return (E2BIG);
 180                         }
 181                         if (bnp)
 182                                 *bnp = pmp->pm_rootdirblk + de_cn2bn(pmp, findcn);
 183                         if (cnp)
 184                                 *cnp = MSDOSFSROOT;
 185                         if (sp)
 186                                 *sp = min(pmp->pm_bpcluster,
 187                                     dep->de_FileSize - de_cn2off(pmp, findcn));
 188                         return (0);
 189                 } else {                /* just an empty file */
 190                         if (cnp)
 191                                 *cnp = 0;
 192                         return (E2BIG);
 193                 }
 194         }
 195
 196         /*
 197          * All other files do I/O in cluster sized blocks
 198          */
 199         if (sp)
 200                 *sp = pmp->pm_bpcluster;
 201
 202         /*
 203          * Rummage around in the fat cache, maybe we can avoid tromping
 204          * thru every fat entry for the file. And, keep track of how far
 205          * off the cache was from where we wanted to be.
 206          */
 207         i = 0;
 208         fc_lookup(dep, findcn, &i, &cn);
 209         if ((bn = findcn - i) >= LMMAX)
 210                 fc_largedistance++;
 211         else
 212                 fc_lmdistance[bn]++;
 213
 214         /*
 215          * Handle all other files or directories the normal way.
 216          */
 217         for (; i < findcn; i++) {
 218                 /*
 219                  * Stop with all reserved clusters, not just with EOF.
 220                  */
 221                 if ((cn | ~pmp->pm_fatmask) >= CLUST_RSRVD)
 222                         goto hiteof;
 223                 byteoffset = FATOFS(pmp, cn);
 224                 fatblock(pmp, byteoffset, &bn, &bsize, &bo);
 225                 if (bn != bp_bn) {
 226                         if (bp)
 227                                 brelse(bp);
 228                         error = bread(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, bn), bsize, &bp);
 229                         if (error) {
 230                                 brelse(bp);
 231                                 return (error);
 232                         }
 233                         bp_bn = bn;
 234                 }
 235                 prevcn = cn;
 236                 if (FAT32(pmp))
 237                         cn = getulong(&bp->b_data[bo]);
 238                 else
 239                         cn = getushort(&bp->b_data[bo]);
 240                 if (FAT12(pmp) && (prevcn & 1))
 241                         cn >>= 4;
 242                 cn &= pmp->pm_fatmask;
 243
 244                 /*
 245                  * Force the special cluster numbers
 246                  * to be the same for all cluster sizes
 247                  * to let the rest of msdosfs handle
 248                  * all cases the same.
 249                  */
 250                 if ((cn | ~pmp->pm_fatmask) >= CLUST_RSRVD)
 251                         cn |= ~pmp->pm_fatmask;
 252         }
 253
 254         if (!MSDOSFSEOF(pmp, cn)) {
 255                 if (bp)
 256                         brelse(bp);
 257                 if (bnp)
 258                         *bnp = xcntobn(pmp, cn);
 259                 if (cnp)
 260                         *cnp = cn;
 261                 fc_setcache(dep, FC_LASTMAP, i, cn);
 262                 return (0);
 263         }
 264
 265 hiteof:;
 266         if (cnp)
 267                 *cnp = i;
 268         if (bp)
 269                 brelse(bp);
 270         /* update last file cluster entry in the fat cache */
 271         fc_setcache(dep, FC_LASTFC, i - 1, prevcn);
 272         return (E2BIG);
 273 }
 274
 275 /*
 276  * Find the closest entry in the fat cache to the cluster we are looking
 277  * for.
 278  */
 279 static void
 280 fc_lookup(struct denode *dep, u_long findcn, u_long *frcnp, u_long *fsrcnp)
 281 {
 282         int i;
 283         u_long cn;
 284         struct fatcache *closest = NULL;
 285
 286         for (i = 0; i < FC_SIZE; i++) {
 287                 cn = dep->de_fc[i].fc_frcn;
 288                 if (cn != FCE_EMPTY && cn <= findcn) {
 289                         if (closest == NULL || cn > closest->fc_frcn)
 290                                 closest = &dep->de_fc[i];
 291                 }
 292         }
 293         if (closest) {
 294                 *frcnp = closest->fc_frcn;
 295                 *fsrcnp = closest->fc_fsrcn;
 296         }
 297 }
 298
 299 /*
 300  * Purge the fat cache in denode dep of all entries relating to file
 301  * relative cluster frcn and beyond.
 302  */
 303 void
 304 fc_purge(struct denode *dep, u_int frcn)
 305 {
 306         int i;
 307         struct fatcache *fcp;
 308
 309         fcp = dep->de_fc;
 310         for (i = 0; i < FC_SIZE; i++, fcp++) {
 311                 if (fcp->fc_frcn >= frcn)
 312                         fcp->fc_frcn = FCE_EMPTY;
 313         }
 314 }
 315
 316 /*
 317  * Update the fat.
 318  * If mirroring the fat, update all copies, with the first copy as last.
 319  * Else update only the current fat (ignoring the others).
 320  *
 321  * pmp   - msdosfsmount structure for filesystem to update
 322  * bp    - addr of modified fat block
 323  * fatbn - block number relative to begin of filesystem of the modified fat block.
 324  */
 325 static void
 326 updatefats(struct msdosfsmount *pmp, struct buf *bp, u_long fatbn)
 327 {
 328         int i;
 329         struct buf *bpn;
 330
 331 #ifdef MSDOSFS_DEBUG
 332         kprintf("updatefats(pmp %p, bp %p, fatbn %lu)\n", pmp, bp, fatbn);
 333 #endif
 334
 335         /*
 336          * If we have an FSInfo block, update it.
 337          */
 338         if (pmp->pm_fsinfo) {
 339                 u_long cn = pmp->pm_nxtfree;
 340
 341                 if (pmp->pm_freeclustercount
 342                     && (pmp->pm_inusemap[cn / N_INUSEBITS]
 343                         & (1 << (cn % N_INUSEBITS)))) {
 344                         /*
 345                          * The cluster indicated in FSInfo isn't free
 346                          * any longer.  Got get a new free one.
 347                          */
 348                         for (cn = 0; cn < pmp->pm_maxcluster; cn += N_INUSEBITS)
 349                                 if (pmp->pm_inusemap[cn / N_INUSEBITS] != (u_int)-1)
 350                                         break;
 351                         pmp->pm_nxtfree = cn
 352                                 + ffs(pmp->pm_inusemap[cn / N_INUSEBITS]
 353                                       ^ (u_int)-1) - 1;
 354                 }
 355                 if (bread(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, pmp->pm_fsinfo), fsi_size(pmp), &bpn) != 0) {
 356                         /*
 357                          * Ignore the error, but turn off FSInfo update for the future.
 358                          */
 359                         pmp->pm_fsinfo = 0;
 360                         brelse(bpn);
 361                 } else {
 362                         struct fsinfo *fp = (struct fsinfo *)bpn->b_data;
 363
 364                         putulong(fp->fsinfree, pmp->pm_freeclustercount);
 365                         putulong(fp->fsinxtfree, pmp->pm_nxtfree);
 366                         if (pmp->pm_flags & MSDOSFSMNT_WAITONFAT)
 367                                 bwrite(bpn);
 368                         else
 369                                 bdwrite(bpn);
 370                 }
 371         }
 372
 373         if (pmp->pm_flags & MSDOSFS_FATMIRROR) {
 374                 /*
 375                  * Now copy the block(s) of the modified fat to the other copies of
 376                  * the fat and write them out.  This is faster than reading in the
 377                  * other fats and then writing them back out.  This could tie up
 378                  * the fat for quite a while. Preventing others from accessing it.
 379                  * To prevent us from going after the fat quite so much we use
 380                  * delayed writes, unless they specfied "synchronous" when the
 381                  * filesystem was mounted.  If synch is asked for then use
 382                  * bwrite()'s and really slow things down.
 383                  */
 384                 for (i = 1; i < pmp->pm_FATs; i++) {
 385                         fatbn += pmp->pm_FATsecs;
 386                         /* getblk() never fails */
 387                         bpn = getblk(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, fatbn),
 388                                      bp->b_bcount, 0, 0);
 389                         bcopy(bp->b_data, bpn->b_data, bp->b_bcount);
 390                         if (pmp->pm_flags & MSDOSFSMNT_WAITONFAT)
 391                                 bwrite(bpn);
 392                         else
 393                                 bdwrite(bpn);
 394                 }
 395         }
 396
 397         /*
 398          * Write out the first (or current) fat last.
 399          */
 400         if (pmp->pm_flags & MSDOSFSMNT_WAITONFAT)
 401                 bwrite(bp);
 402         else
 403                 bdwrite(bp);
 404         /*
 405          * Maybe update fsinfo sector here?
 406          */
 407 }
 408
 409 /*
 410  * Updating entries in 12 bit fats is a pain in the butt.
 411  *
 412  * The following picture shows where nibbles go when moving from a 12 bit
 413  * cluster number into the appropriate bytes in the FAT.
 414  *
 415  *      byte m        byte m+1      byte m+2
 416  *      +----+----+   +----+----+   +----+----+
 417  *      |  0    1 |   |  2    3 |   |  4    5 |   FAT bytes
 418  *      +----+----+   +----+----+   +----+----+
 419  *
 420  *      +----+----+----+   +----+----+----+
 421  *      |  3    0    1 |   |  4    5    2 |
 422  *      +----+----+----+   +----+----+----+
 423  *      cluster n          cluster n+1
 424  *
 425  * Where n is even. m = n + (n >> 2)
 426  *
 427  */
 428 static __inline void
 429 usemap_alloc(struct msdosfsmount *pmp, u_long cn)
 430 {
 431
 432         pmp->pm_inusemap[cn / N_INUSEBITS] |= 1 << (cn % N_INUSEBITS);
 433         pmp->pm_freeclustercount--;
 434 }
 435
 436 static __inline void
 437 usemap_free(struct msdosfsmount *pmp, u_long cn)
 438 {
 439
 440         pmp->pm_freeclustercount++;
 441         pmp->pm_inusemap[cn / N_INUSEBITS] &= ~(1 << (cn % N_INUSEBITS));
 442 }
 443
 444 int
 445 clusterfree(struct msdosfsmount *pmp, u_long cluster, u_long *oldcnp)
 446 {
 447         int error;
 448         u_long oldcn;
 449
 450         usemap_free(pmp, cluster);
 451         error = fatentry(FAT_GET_AND_SET, pmp, cluster, &oldcn, MSDOSFSFREE);
 452         if (error) {
 453                 usemap_alloc(pmp, cluster);
 454                 return (error);
 455         }
 456         /*
 457          * If the cluster was successfully marked free, then update
 458          * the count of free clusters, and turn off the "allocated"
 459          * bit in the "in use" cluster bit map.
 460          */
 461         if (oldcnp)
 462                 *oldcnp = oldcn;
 463         return (0);
 464 }
 465
 466 /*
 467  * Get or Set or 'Get and Set' the cluster'th entry in the fat.
 468  *
 469  * function     - whether to get or set a fat entry
 470  * pmp          - address of the msdosfsmount structure for the filesystem
 471  *                whose fat is to be manipulated.
 472  * cn           - which cluster is of interest
 473  * oldcontents  - address of a word that is to receive the contents of the
 474  *                cluster'th entry if this is a get function
 475  * newcontents  - the new value to be written into the cluster'th element of
 476  *                the fat if this is a set function.
 477  *
 478  * This function can also be used to free a cluster by setting the fat entry
 479  * for a cluster to 0.
 480  *
 481  * All copies of the fat are updated if this is a set function. NOTE: If
 482  * fatentry() marks a cluster as free it does not update the inusemap in
 483  * the msdosfsmount structure. This is left to the caller.
 484  */
 485 int
 486 fatentry(int function, struct msdosfsmount *pmp, u_long cn, u_long *oldcontents,
 487          u_long newcontents)
 488 {
 489         int error;
 490         u_long readcn;
 491         u_long bn, bo, bsize, byteoffset;
 492         struct buf *bp;
 493
 494 #ifdef  MSDOSFS_DEBUG
 495         kprintf("fatentry(func %d, pmp %p, clust %lu, oldcon %p, newcon %lx)\n",
 496              function, pmp, cn, oldcontents, newcontents);
 497 #endif
 498
 499 #ifdef DIAGNOSTIC
 500         /*
 501          * Be sure they asked us to do something.
 502          */
 503         if ((function & (FAT_SET | FAT_GET)) == 0) {
 504                 kprintf("fatentry(): function code doesn't specify get or set\n");
 505                 return (EINVAL);
 506         }
 507
 508         /*
 509          * If they asked us to return a cluster number but didn't tell us
 510          * where to put it, give them an error.
 511          */
 512         if ((function & FAT_GET) && oldcontents == NULL) {
 513                 kprintf("fatentry(): get function with no place to put result\n");
 514                 return (EINVAL);
 515         }
 516 #endif
 517
 518         /*
 519          * Be sure the requested cluster is in the filesystem.
 520          */
 521         if (cn < CLUST_FIRST || cn > pmp->pm_maxcluster)
 522                 return (EINVAL);
 523
 524         byteoffset = FATOFS(pmp, cn);
 525         fatblock(pmp, byteoffset, &bn, &bsize, &bo);
 526         error = bread(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, bn), bsize, &bp);
 527         if (error) {
 528                 brelse(bp);
 529                 return (error);
 530         }
 531
 532         if (function & FAT_GET) {
 533                 if (FAT32(pmp))
 534                         readcn = getulong(&bp->b_data[bo]);
 535                 else
 536                         readcn = getushort(&bp->b_data[bo]);
 537                 if (FAT12(pmp) & (cn & 1))
 538                         readcn >>= 4;
 539                 readcn &= pmp->pm_fatmask;
 540                 /* map reserved fat entries to same values for all fats */
 541                 if ((readcn | ~pmp->pm_fatmask) >= CLUST_RSRVD)
 542                         readcn |= ~pmp->pm_fatmask;
 543                 *oldcontents = readcn;
 544         }
 545         if (function & FAT_SET) {
 546                 switch (pmp->pm_fatmask) {
 547                 case FAT12_MASK:
 548                         readcn = getushort(&bp->b_data[bo]);
 549                         if (cn & 1) {
 550                                 readcn &= 0x000f;
 551                                 readcn |= newcontents << 4;
 552                         } else {
 553                                 readcn &= 0xf000;
 554                                 readcn |= newcontents & 0xfff;
 555                         }
 556                         putushort(&bp->b_data[bo], readcn);
 557                         break;
 558                 case FAT16_MASK:
 559                         putushort(&bp->b_data[bo], newcontents);
 560                         break;
 561                 case FAT32_MASK:
 562                         /*
 563                          * According to spec we have to retain the
 564                          * high order bits of the fat entry.
 565                          */
 566                         readcn = getulong(&bp->b_data[bo]);
 567                         readcn &= ~FAT32_MASK;
 568                         readcn |= newcontents & FAT32_MASK;
 569                         putulong(&bp->b_data[bo], readcn);
 570                         break;
 571                 }
 572                 updatefats(pmp, bp, bn);
 573                 bp = NULL;
 574                 pmp->pm_fmod = 1;
 575         }
 576         if (bp)
 577                 brelse(bp);
 578         return (0);
 579 }
 580
 581 /*
 582  * Update a contiguous cluster chain
 583  *
 584  * pmp      - mount point
 585  * start    - first cluster of chain
 586  * count    - number of clusters in chain
 587  * fillwith - what to write into fat entry of last cluster
 588  */
 589 static int
 590 fatchain(struct msdosfsmount *pmp, u_long start, u_long count, u_long fillwith)
 591 {
 592         int error;
 593         u_long bn, bo, bsize, byteoffset, readcn, newc;
 594         struct buf *bp;
 595
 596 #ifdef MSDOSFS_DEBUG
 597         kprintf("fatchain(pmp %p, start %lu, count %lu, fillwith %lx)\n",
 598             pmp, start, count, fillwith);
 599 #endif
 600         /*
 601          * Be sure the clusters are in the filesystem.
 602          */
 603         if (start < CLUST_FIRST || start + count - 1 > pmp->pm_maxcluster)
 604                 return (EINVAL);
 605
 606         while (count > 0) {
 607                 byteoffset = FATOFS(pmp, start);
 608                 fatblock(pmp, byteoffset, &bn, &bsize, &bo);
 609                 error = bread(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, bn), bsize, &bp);
 610                 if (error) {
 611                         brelse(bp);
 612                         return (error);
 613                 }
 614                 while (count > 0) {
 615                         start++;
 616                         newc = --count > 0 ? start : fillwith;
 617                         switch (pmp->pm_fatmask) {
 618                         case FAT12_MASK:
 619                                 readcn = getushort(&bp->b_data[bo]);
 620                                 if (start & 1) {
 621                                         readcn &= 0xf000;
 622                                         readcn |= newc & 0xfff;
 623                                 } else {
 624                                         readcn &= 0x000f;
 625                                         readcn |= newc << 4;
 626                                 }
 627                                 putushort(&bp->b_data[bo], readcn);
 628                                 bo++;
 629                                 if (!(start & 1))
 630                                         bo++;
 631                                 break;
 632                         case FAT16_MASK:
 633                                 putushort(&bp->b_data[bo], newc);
 634                                 bo += 2;
 635                                 break;
 636                         case FAT32_MASK:
 637                                 readcn = getulong(&bp->b_data[bo]);
 638                                 readcn &= ~pmp->pm_fatmask;
 639                                 readcn |= newc & pmp->pm_fatmask;
 640                                 putulong(&bp->b_data[bo], readcn);
 641                                 bo += 4;
 642                                 break;
 643                         }
 644                         if (bo >= bsize)
 645                                 break;
 646                 }
 647                 updatefats(pmp, bp, bn);
 648         }
 649         pmp->pm_fmod = 1;
 650         return (0);
 651 }
 652
 653 /*
 654  * Check the length of a free cluster chain starting at start.
 655  *
 656  * pmp   - mount point
 657  * start - start of chain
 658  * count - maximum interesting length
 659  */
 660 static int
 661 chainlength(struct msdosfsmount *pmp, u_long start, u_long count)
 662 {
 663         u_long idx, max_idx;
 664         u_int map;
 665         u_long len;
 666
 667         max_idx = pmp->pm_maxcluster / N_INUSEBITS;
 668         idx = start / N_INUSEBITS;
 669         start %= N_INUSEBITS;
 670         map = pmp->pm_inusemap[idx];
 671         map &= ~((1 << start) - 1);
 672         if (map) {
 673                 len = ffs(map) - 1 - start;
 674                 return (len > count ? count : len);
 675         }
 676         len = N_INUSEBITS - start;
 677         if (len >= count)
 678                 return (count);
 679         while (++idx <= max_idx) {
 680                 if (len >= count)
 681                         break;
 682                 map = pmp->pm_inusemap[idx];
 683                 if (map) {
 684                         len +=  ffs(map) - 1;
 685                         break;
 686                 }
 687                 len += N_INUSEBITS;
 688         }
 689         return (len > count ? count : len);
 690 }
 691
 692 /*
 693  * Allocate contigous free clusters.
 694  *
 695  * pmp        - mount point.
 696  * start      - start of cluster chain.
 697  * count      - number of clusters to allocate.
 698  * fillwith   - put this value into the fat entry for the
 699  *              last allocated cluster.
 700  * retcluster - put the first allocated cluster's number here.
 701  * got        - how many clusters were actually allocated.
 702  */
 703 static int
 704 chainalloc(struct msdosfsmount *pmp, u_long start, u_long count,
 705            u_long fillwith, u_long *retcluster, u_long *got)
 706 {
 707         int error;
 708         u_long cl, n;
 709
 710         for (cl = start, n = count; n-- > 0;)
 711                 usemap_alloc(pmp, cl++);
 712
 713         error = fatchain(pmp, start, count, fillwith);
 714         if (error != 0)
 715                 return (error);
 716 #ifdef MSDOSFS_DEBUG
 717         kprintf("clusteralloc(): allocated cluster chain at %lu (%lu clusters)\n",
 718             start, count);
 719 #endif
 720         if (retcluster)
 721                 *retcluster = start;
 722         if (got)
 723                 *got = count;
 724         return (0);
 725 }
 726
 727 /*
 728  * Allocate contiguous free clusters.
 729  *
 730  * pmp        - mount point.
 731  * start      - preferred start of cluster chain.
 732  * count      - number of clusters requested.
 733  * fillwith   - put this value into the fat entry for the
 734  *              last allocated cluster.
 735  * retcluster - put the first allocated cluster's number here.
 736  * got        - how many clusters were actually allocated.
 737  */
 738 int
 739 clusteralloc(struct msdosfsmount *pmp, u_long start, u_long count,
 740              u_long fillwith, u_long *retcluster, u_long *got)
 741 {
 742         u_long idx;
 743         u_long len, newst, foundl, cn, l;
 744         u_long foundcn = 0; /* XXX: foundcn could be used unititialized */
 745         u_int map;
 746
 747 #ifdef MSDOSFS_DEBUG
 748         kprintf("clusteralloc(): find %lu clusters\n",count);
 749 #endif
 750         if (start) {
 751                 if ((len = chainlength(pmp, start, count)) >= count)
 752                         return (chainalloc(pmp, start, count, fillwith, retcluster, got));
 753         } else
 754                 len = 0;
 755
 756         /*
 757          * Start at a (pseudo) random place to maximize cluster runs
 758          * under multiple writers.
 759          */
 760         newst = krandom() % (pmp->pm_maxcluster + 1);
 761         foundl = 0;
 762
 763         for (cn = newst; cn <= pmp->pm_maxcluster;) {
 764                 idx = cn / N_INUSEBITS;
 765                 map = pmp->pm_inusemap[idx];
 766                 map |= (1 << (cn % N_INUSEBITS)) - 1;
 767                 if (map != (u_int)-1) {
 768                         cn = idx * N_INUSEBITS + ffs(map^(u_int)-1) - 1;
 769                         if ((l = chainlength(pmp, cn, count)) >= count)
 770                                 return (chainalloc(pmp, cn, count, fillwith, retcluster, got));
 771                         if (l > foundl) {
 772                                 foundcn = cn;
 773                                 foundl = l;
 774                         }
 775                         cn += l + 1;
 776                         continue;
 777                 }
 778                 cn += N_INUSEBITS - cn % N_INUSEBITS;
 779         }
 780         for (cn = 0; cn < newst;) {
 781                 idx = cn / N_INUSEBITS;
 782                 map = pmp->pm_inusemap[idx];
 783                 map |= (1 << (cn % N_INUSEBITS)) - 1;
 784                 if (map != (u_int)-1) {
 785                         cn = idx * N_INUSEBITS + ffs(map^(u_int)-1) - 1;
 786                         if ((l = chainlength(pmp, cn, count)) >= count)
 787                                 return (chainalloc(pmp, cn, count, fillwith, retcluster, got));
 788                         if (l > foundl) {
 789                                 foundcn = cn;
 790                                 foundl = l;
 791                         }
 792                         cn += l + 1;
 793                         continue;
 794                 }
 795                 cn += N_INUSEBITS - cn % N_INUSEBITS;
 796         }
 797
 798         if (!foundl)
 799                 return (ENOSPC);
 800
 801         if (len)
 802                 return (chainalloc(pmp, start, len, fillwith, retcluster, got));
 803         else
 804                 return (chainalloc(pmp, foundcn, foundl, fillwith, retcluster, got));
 805 }
 806
 807
 808 /*
 809  * Free a chain of clusters.
 810  *
 811  * pmp          - address of the msdosfs mount structure for the filesystem
 812  *                containing the cluster chain to be freed.
 813  * startcluster - number of the 1st cluster in the chain of clusters to be
 814  *                freed.
 815  */
 816 int
 817 freeclusterchain(struct msdosfsmount *pmp, u_long cluster)
 818 {
 819         int error;
 820         struct buf *bp = NULL;
 821         u_long bn, bo, bsize, byteoffset;
 822         u_long readcn, lbn = -1;
 823
 824         while (cluster >= CLUST_FIRST && cluster <= pmp->pm_maxcluster) {
 825                 byteoffset = FATOFS(pmp, cluster);
 826                 fatblock(pmp, byteoffset, &bn, &bsize, &bo);
 827                 if (lbn != bn) {
 828                         if (bp)
 829                                 updatefats(pmp, bp, lbn);
 830                         error = bread(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, bn), bsize, &bp);
 831                         if (error) {
 832                                 brelse(bp);
 833                                 return (error);
 834                         }
 835                         lbn = bn;
 836                 }
 837                 usemap_free(pmp, cluster);
 838                 switch (pmp->pm_fatmask) {
 839                 case FAT12_MASK:
 840                         readcn = getushort(&bp->b_data[bo]);
 841                         if (cluster & 1) {
 842                                 cluster = readcn >> 4;
 843                                 readcn &= 0x000f;
 844                                 readcn |= MSDOSFSFREE << 4;
 845                         } else {
 846                                 cluster = readcn;
 847                                 readcn &= 0xf000;
 848                                 readcn |= MSDOSFSFREE & 0xfff;
 849                         }
 850                         putushort(&bp->b_data[bo], readcn);
 851                         break;
 852                 case FAT16_MASK:
 853                         cluster = getushort(&bp->b_data[bo]);
 854                         putushort(&bp->b_data[bo], MSDOSFSFREE);
 855                         break;
 856                 case FAT32_MASK:
 857                         cluster = getulong(&bp->b_data[bo]);
 858                         putulong(&bp->b_data[bo],
 859                                  (MSDOSFSFREE & FAT32_MASK) | (cluster & ~FAT32_MASK));
 860                         break;
 861                 }
 862                 cluster &= pmp->pm_fatmask;
 863                 if ((cluster | ~pmp->pm_fatmask) >= CLUST_RSRVD)
 864                         cluster |= pmp->pm_fatmask;
 865         }
 866         if (bp)
 867                 updatefats(pmp, bp, bn);
 868         return (0);
 869 }
 870
 871 /*
 872  * Read in fat blocks looking for free clusters. For every free cluster
 873  * found turn off its corresponding bit in the pm_inusemap.
 874  */
 875 int
 876 fillinusemap(struct msdosfsmount *pmp)
 877 {
 878         struct buf *bp = NULL;
 879         u_long cn, readcn;
 880         int error;
 881         u_long bn, bo, bsize, byteoffset;
 882
 883         /*
 884          * Mark all clusters in use, we mark the free ones in the fat scan
 885          * loop further down.
 886          */
 887         for (cn = 0; cn < (pmp->pm_maxcluster + N_INUSEBITS) / N_INUSEBITS; cn++)
 888                 pmp->pm_inusemap[cn] = (u_int)-1;
 889
 890         /*
 891          * Figure how many free clusters are in the filesystem by ripping
 892          * through the fat counting the number of entries whose content is
 893          * zero.  These represent free clusters.
 894          */
 895         pmp->pm_freeclustercount = 0;
 896         for (cn = CLUST_FIRST; cn <= pmp->pm_maxcluster; cn++) {
 897                 byteoffset = FATOFS(pmp, cn);
 898                 bo = byteoffset % pmp->pm_fatblocksize;
 899                 if (!bo || !bp) {
 900                         /* Read new FAT block */
 901                         if (bp)
 902                                 brelse(bp);
 903                         fatblock(pmp, byteoffset, &bn, &bsize, NULL);
 904                         error = bread(pmp->pm_devvp, de_bntodoff(pmp, bn), bsize, &bp);
 905                         if (error) {
 906                                 brelse(bp);
 907                                 return (error);
 908                         }
 909                 }
 910                 if (FAT32(pmp))
 911                         readcn = getulong(&bp->b_data[bo]);
 912                 else
 913                         readcn = getushort(&bp->b_data[bo]);
 914                 if (FAT12(pmp) && (cn & 1))
 915                         readcn >>= 4;
 916                 readcn &= pmp->pm_fatmask;
 917
 918                 if (readcn == 0)
 919                         usemap_free(pmp, cn);
 920         }
 921         brelse(bp);
 922         return (0);
 923 }
 924
 925 /*
 926  * Allocate a new cluster and chain it onto the end of the file.
 927  *
 928  * dep   - the file to extend
 929  * count - number of clusters to allocate
 930  * bpp   - where to return the address of the buf header for the first new
 931  *         file block
 932  * ncp   - where to put cluster number of the first newly allocated cluster
 933  *         If this pointer is 0, do not return the cluster number.
 934  * flags - see fat.h
 935  *
 936  * NOTE: This function is not responsible for turning on the DE_UPDATE bit of
 937  * the de_flag field of the denode and it does not change the de_FileSize
 938  * field.  This is left for the caller to do.
 939  */
 940 int
 941 extendfile(struct denode *dep, u_long count, struct buf **bpp, u_long *ncp,
 942            int flags)
 943 {
 944         int error;
 945         u_long frcn;
 946         u_long cn, got;
 947         struct msdosfsmount *pmp = dep->de_pmp;
 948         struct buf *bp;
 949
 950         /*
 951          * Don't try to extend the root directory
 952          */
 953         if (dep->de_StartCluster == MSDOSFSROOT
 954             && (dep->de_Attributes & ATTR_DIRECTORY)) {
 955                 kprintf("extendfile(): attempt to extend root directory\n");
 956                 return (ENOSPC);
 957         }
 958
 959         /*
 960          * If the "file's last cluster" cache entry is empty, and the file
 961          * is not empty, then fill the cache entry by calling pcbmap().
 962          */
 963         fc_fileextends++;
 964         if (dep->de_fc[FC_LASTFC].fc_frcn == FCE_EMPTY &&
 965             dep->de_StartCluster != 0) {
 966                 fc_lfcempty++;
 967                 error = pcbmap(dep, 0xffff, NULL, &cn, NULL);
 968                 /* we expect it to return E2BIG */
 969                 if (error != E2BIG)
 970                         return (error);
 971         }
 972
 973         while (count > 0) {
 974                 /*
 975                  * Allocate a new cluster chain and cat onto the end of the
 976                  * file.  * If the file is empty we make de_StartCluster point
 977                  * to the new block.  Note that de_StartCluster being 0 is
 978                  * sufficient to be sure the file is empty since we exclude
 979                  * attempts to extend the root directory above, and the root
 980                  * dir is the only file with a startcluster of 0 that has
 981                  * blocks allocated (sort of).
 982                  */
 983                 if (dep->de_StartCluster == 0)
 984                         cn = 0;
 985                 else
 986                         cn = dep->de_fc[FC_LASTFC].fc_fsrcn + 1;
 987                 error = clusteralloc(pmp, cn, count, CLUST_EOFE, &cn, &got);
 988                 if (error)
 989                         return (error);
 990
 991                 count -= got;
 992
 993                 /*
 994                  * Give them the filesystem relative cluster number if they want
 995                  * it.
 996                  */
 997                 if (ncp) {
 998                         *ncp = cn;
 999                         ncp = NULL;
1000                 }
1001
1002                 if (dep->de_StartCluster == 0) {
1003                         dep->de_StartCluster = cn;
1004                         frcn = 0;
1005                 } else {
1006                         error = fatentry(FAT_SET, pmp,
1007                                          dep->de_fc[FC_LASTFC].fc_fsrcn,
1008                                          0, cn);
1009                         if (error) {
1010                                 clusterfree(pmp, cn, NULL);
1011                                 return (error);
1012                         }
1013                         frcn = dep->de_fc[FC_LASTFC].fc_frcn + 1;
1014                 }
1015
1016                 /*
1017                  * Update the "last cluster of the file" entry in the
1018                  * denode's fat cache.
1019                  */
1020                 fc_setcache(dep, FC_LASTFC, frcn + got - 1, cn + got - 1);
1021
1022                 if (flags & DE_CLEAR) {
1023                         while (got-- > 0) {
1024                                 /*
1025                                  * Get the buf header for the new block of the file.
1026                                  */
1027                                 if (dep->de_Attributes & ATTR_DIRECTORY) {
1028                                         bp = getblk(pmp->pm_devvp,
1029                                                     xcntodoff(pmp, cn),
1030                                                     pmp->pm_bpcluster, 0, 0);
1031                                         ++cn;
1032                                 } else {
1033                                         daddr_t dblkno;
1034
1035                                         bp = getblk(DETOV(dep),
1036                                                     de_cn2doff(pmp, frcn),
1037                                                     pmp->pm_bpcluster, 0, 0);
1038                                         ++frcn;
1039                                         /*
1040                                          * Do the bmap now, as in msdosfs_write
1041                                          */
1042                                         if (pcbmap(dep,
1043                                             de_bn2cn(pmp, de_off2bn(pmp, bp->b_bio1.bio_offset)),
1044                                             &dblkno, NULL, NULL)) {
1045                                                 bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
1046                                         } else {
1047                                                 bp->b_bio2.bio_offset = de_bntodoff(pmp, dblkno);
1048                                         }
1049                                         if (bp->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET)
1050                                                 panic("extendfile: pcbmap");
1051                                 }
1052                                 clrbuf(bp);
1053                                 if (bpp) {
1054                                         *bpp = bp;
1055                                         bpp = NULL;
1056                                 } else
1057                                         bdwrite(bp);
1058                         }
1059                 }
1060         }
1061
1062         return (0);
1063 }