sbin/newfs_msdos/mkfs_msdos.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1998 Robert Nordier
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  12  *    the documentation and/or other materials provided with the
  13  *    distribution.
  14  *
  15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR(S) ``AS IS'' AND ANY EXPRESS
  16  * OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED
  17  * WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  18  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY
  19  * DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  20  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE
  21  * GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  22  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER
  23  * IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  24  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN
  25  * IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  26  */
  27
  28 #include <sys/param.h>
  29 #include <sys/disklabel32.h>
  30 #include <sys/diskmbr.h>
  31 #include <sys/diskslice.h>
  32 #include <sys/mount.h>
  33 #include <sys/stat.h>
  34 //#include <sys/sysctl.h>
  35 #include <sys/time.h>
  36
  37 #include <machine/ioctl_fd.h>
  38
  39 #include <assert.h>
  40 #include <ctype.h>
  41 #include <disktab.h>
  42 #include <err.h>
  43 #include <errno.h>
  44 #include <fcntl.h>
  45 #include <inttypes.h>
  46 #include <paths.h>
  47 #include <signal.h>
  48 #include <stdio.h>
  49 #include <stdlib.h>
  50 #include <string.h>
  51 #include <time.h>
  52 #include <unistd.h>
  53
  54 #include "mkfs_msdos.h"
  55
  56 #define MAXU16    0xffff        /* maximum unsigned 16-bit quantity */
  57 #define BPN       4             /* bits per nibble */
  58 #define NPB       2             /* nibbles per byte */
  59
  60 #define MINBPS    512           /* minimum bytes per sector */
  61 #define MAXBPS    4096          /* maximum bytes per sector */
  62 #define MAXSPC    128           /* maximum sectors per cluster */
  63 #define MAXNFT    16            /* maximum number of FATs */
  64 #define DEFBLK    4096          /* default block size */
  65 #define DEFBLK16  2048          /* default block size FAT16 */
  66 #define DEFRDE    512           /* default root directory entries */
  67 #define RESFTE    2             /* reserved FAT entries */
  68 #define MINCLS12  1U            /* minimum FAT12 clusters */
  69 #define MINCLS16  0xff5U        /* minimum FAT16 clusters */
  70 #define MINCLS32  0xfff5U       /* minimum FAT32 clusters */
  71 #define MAXCLS12  0xff4U        /* maximum FAT12 clusters */
  72 #define MAXCLS16  0xfff4U       /* maximum FAT16 clusters */
  73 #define MAXCLS32  0xffffff4U    /* maximum FAT32 clusters */
  74
  75 #define mincls(fat)  ((fat) == 12 ? MINCLS12 :  \
  76                       (fat) == 16 ? MINCLS16 :  \
  77                                     MINCLS32)
  78
  79 #define maxcls(fat)  ((fat) == 12 ? MAXCLS12 :  \
  80                       (fat) == 16 ? MAXCLS16 :  \
  81                                     MAXCLS32)
  82
  83 #define mk1(p, x)                               \
  84     (p) = (uint8_t)(x)
  85
  86 #define mk2(p, x)                               \
  87     (p)[0] = (uint8_t)(x),                      \
  88     (p)[1] = (uint8_t)((x) >> 010)
  89
  90 #define mk4(p, x)                               \
  91     (p)[0] = (uint8_t)(x),                      \
  92     (p)[1] = (uint8_t)((x) >> 010),             \
  93     (p)[2] = (uint8_t)((x) >> 020),             \
  94     (p)[3] = (uint8_t)((x) >> 030)
  95
  96 struct bs {
  97     uint8_t bsJump[3];                  /* bootstrap entry point */
  98     uint8_t bsOemName[8];               /* OEM name and version */
  99 } __packed;
 100
 101 struct bsbpb {
 102     uint8_t bpbBytesPerSec[2];          /* bytes per sector */
 103     uint8_t bpbSecPerClust;             /* sectors per cluster */
 104     uint8_t bpbResSectors[2];           /* reserved sectors */
 105     uint8_t bpbFATs;                    /* number of FATs */
 106     uint8_t bpbRootDirEnts[2];          /* root directory entries */
 107     uint8_t bpbSectors[2];              /* total sectors */
 108     uint8_t bpbMedia;                   /* media descriptor */
 109     uint8_t bpbFATsecs[2];              /* sectors per FAT */
 110     uint8_t bpbSecPerTrack[2];          /* sectors per track */
 111     uint8_t bpbHeads[2];                /* drive heads */
 112     uint8_t bpbHiddenSecs[4];           /* hidden sectors */
 113     uint8_t bpbHugeSectors[4];          /* big total sectors */
 114 } __packed;
 115
 116 struct bsxbpb {
 117     uint8_t bpbBigFATsecs[4];           /* big sectors per FAT */
 118     uint8_t bpbExtFlags[2];             /* FAT control flags */
 119     uint8_t bpbFSVers[2];               /* file system version */
 120     uint8_t bpbRootClust[4];            /* root directory start cluster */
 121     uint8_t bpbFSInfo[2];               /* file system info sector */
 122     uint8_t bpbBackup[2];               /* backup boot sector */
 123     uint8_t bpbReserved[12];            /* reserved */
 124 } __packed;
 125
 126 struct bsx {
 127     uint8_t exDriveNumber;              /* drive number */
 128     uint8_t exReserved1;                /* reserved */
 129     uint8_t exBootSignature;            /* extended boot signature */
 130     uint8_t exVolumeID[4];              /* volume ID number */
 131     uint8_t exVolumeLabel[11];          /* volume label */
 132     uint8_t exFileSysType[8];           /* file system type */
 133 } __packed;
 134
 135 struct de {
 136     uint8_t deName[11];                 /* name and extension */
 137     uint8_t deAttributes;               /* attributes */
 138     uint8_t rsvd[10];                   /* reserved */
 139     uint8_t deMTime[2];                 /* last-modified time */
 140     uint8_t deMDate[2];                 /* last-modified date */
 141     uint8_t deStartCluster[2];          /* starting cluster */
 142     uint8_t deFileSize[4];              /* size */
 143 } __packed;
 144
 145 struct bpb {
 146     u_int bpbBytesPerSec;               /* bytes per sector */
 147     u_int bpbSecPerClust;               /* sectors per cluster */
 148     u_int bpbResSectors;                /* reserved sectors */
 149     u_int bpbFATs;                      /* number of FATs */
 150     u_int bpbRootDirEnts;               /* root directory entries */
 151     u_int bpbSectors;                   /* total sectors */
 152     u_int bpbMedia;                     /* media descriptor */
 153     u_int bpbFATsecs;                   /* sectors per FAT */
 154     u_int bpbSecPerTrack;               /* sectors per track */
 155     u_int bpbHeads;                     /* drive heads */
 156     u_int bpbHiddenSecs;                /* hidden sectors */
 157     u_int bpbHugeSectors;               /* big total sectors */
 158     u_int bpbBigFATsecs;                /* big sectors per FAT */
 159     u_int bpbRootClust;                 /* root directory start cluster */
 160     u_int bpbFSInfo;                    /* file system info sector */
 161     u_int bpbBackup;                    /* backup boot sector */
 162 };
 163
 164 #define BPBGAP 0, 0, 0, 0, 0, 0
 165
 166 static struct {
 167     const char *name;
 168     struct bpb bpb;
 169 } const stdfmt[] = {
 170     {"160",  {512, 1, 1, 2,  64,  320, 0xfe, 1,  8, 1, BPBGAP}},
 171     {"180",  {512, 1, 1, 2,  64,  360, 0xfc, 2,  9, 1, BPBGAP}},
 172     {"320",  {512, 2, 1, 2, 112,  640, 0xff, 1,  8, 2, BPBGAP}},
 173     {"360",  {512, 2, 1, 2, 112,  720, 0xfd, 2,  9, 2, BPBGAP}},
 174     {"640",  {512, 2, 1, 2, 112, 1280, 0xfb, 2,  8, 2, BPBGAP}},
 175     {"720",  {512, 2, 1, 2, 112, 1440, 0xf9, 3,  9, 2, BPBGAP}},
 176     {"1200", {512, 1, 1, 2, 224, 2400, 0xf9, 7, 15, 2, BPBGAP}},
 177     {"1232", {1024,1, 1, 2, 192, 1232, 0xfe, 2,  8, 2, BPBGAP}},
 178     {"1440", {512, 1, 1, 2, 224, 2880, 0xf0, 9, 18, 2, BPBGAP}},
 179     {"2880", {512, 2, 1, 2, 240, 5760, 0xf0, 9, 36, 2, BPBGAP}}
 180 };
 181
 182 static const uint8_t bootcode[] = {
 183     0xfa,                       /* cli              */
 184     0x31, 0xc0,                 /* xor     ax,ax    */
 185     0x8e, 0xd0,                 /* mov     ss,ax    */
 186     0xbc, 0x00, 0x7c,           /* mov     sp,7c00h */
 187     0xfb,                       /* sti              */
 188     0x8e, 0xd8,                 /* mov     ds,ax    */
 189     0xe8, 0x00, 0x00,           /* call    $ + 3    */
 190     0x5e,                       /* pop     si       */
 191     0x83, 0xc6, 0x19,           /* add     si,+19h  */
 192     0xbb, 0x07, 0x00,           /* mov     bx,0007h */
 193     0xfc,                       /* cld              */
 194     0xac,                       /* lodsb            */
 195     0x84, 0xc0,                 /* test    al,al    */
 196     0x74, 0x06,                 /* jz      $ + 8    */
 197     0xb4, 0x0e,                 /* mov     ah,0eh   */
 198     0xcd, 0x10,                 /* int     10h      */
 199     0xeb, 0xf5,                 /* jmp     $ - 9    */
 200     0x30, 0xe4,                 /* xor     ah,ah    */
 201     0xcd, 0x16,                 /* int     16h      */
 202     0xcd, 0x19,                 /* int     19h      */
 203     0x0d, 0x0a,
 204     'N', 'o', 'n', '-', 's', 'y', 's', 't',
 205     'e', 'm', ' ', 'd', 'i', 's', 'k',
 206     0x0d, 0x0a,
 207     'P', 'r', 'e', 's', 's', ' ', 'a', 'n',
 208     'y', ' ', 'k', 'e', 'y', ' ', 't', 'o',
 209     ' ', 'r', 'e', 'b', 'o', 'o', 't',
 210     0x0d, 0x0a,
 211     0
 212 };
 213
 214 static volatile sig_atomic_t got_siginfo;
 215 static void infohandler(int);
 216
 217 static int check_mounted(const char *, mode_t);
 218 static ssize_t getchunksize(void);
 219 static int getstdfmt(const char *, struct bpb *);
 220 static int getdiskinfo(int, const char *, const char *, int, struct bpb *);
 221 static void print_bpb(struct bpb *);
 222 static int ckgeom(const char *, u_int, const char *);
 223 static void mklabel(uint8_t *, const char *);
 224 static int oklabel(const char *);
 225 static void setstr(uint8_t *, const char *, size_t);
 226
 227 int
 228 mkfs_msdos(const char *fname, const char *dtype, const struct msdos_options *op)
 229 {
 230     char buf[MAXPATHLEN];
 231     struct sigaction si_sa;
 232     struct stat sb;
 233     struct timeval tv;
 234     struct bpb bpb;
 235     struct tm *tm;
 236     struct bs *bs;
 237     struct bsbpb *bsbpb;
 238     struct bsxbpb *bsxbpb;
 239     struct bsx *bsx;
 240     struct de *de;
 241     uint8_t *img;
 242     uint8_t *physbuf, *physbuf_end;
 243     const char *bname;
 244     ssize_t n;
 245     time_t now;
 246     u_int fat, bss, rds, cls, dir, lsn, x, x1, x2;
 247     u_int extra_res, alignment, saved_x, attempts=0;
 248     bool set_res, set_spf, set_spc;
 249     int fd, fd1, rv;
 250     struct msdos_options o = *op;
 251     ssize_t chunksize;
 252
 253     physbuf = NULL;
 254     rv = -1;
 255     fd = fd1 = -1;
 256
 257     if (o.block_size && o.sectors_per_cluster) {
 258         warnx("Cannot specify both block size and sectors per cluster");
 259         goto done;
 260     }
 261     if (o.OEM_string && strlen(o.OEM_string) > 8) {
 262         warnx("%s: bad OEM string", o.OEM_string);
 263         goto done;
 264     }
 265     if (o.create_size) {
 266         if (o.no_create) {
 267             warnx("create (-C) is incompatible with -N");
 268             goto done;
 269         }
 270         fd = open(fname, O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
 271         if (fd == -1) {
 272             warnx("failed to create %s", fname);
 273             goto done;
 274         }
 275         if (ftruncate(fd, o.create_size)) {
 276             warnx("failed to initialize %jd bytes", (intmax_t)o.create_size);
 277             goto done;
 278         }
 279     } else if ((fd = open(fname, o.no_create ? O_RDONLY : O_RDWR)) == -1) {
 280         warn("%s", fname);
 281         goto done;
 282     }
 283     if (fstat(fd, &sb)) {
 284         warn("%s", fname);
 285         goto done;
 286     }
 287     if (o.create_size) {
 288         if (!S_ISREG(sb.st_mode))
 289             warnx("warning, %s is not a regular file", fname);
 290     } else {
 291         if (!S_ISCHR(sb.st_mode))
 292             warnx("warning, %s is not a character device", fname);
 293     }
 294     if (!o.no_create)
 295         if (check_mounted(fname, sb.st_mode) == -1)
 296             goto done;
 297     if (o.offset && o.offset != lseek(fd, o.offset, SEEK_SET)) {
 298         warnx("cannot seek to %jd", (intmax_t)o.offset);
 299         goto done;
 300     }
 301     memset(&bpb, 0, sizeof(bpb));
 302     if (o.floppy) {
 303         if (getstdfmt(o.floppy, &bpb) == -1)
 304             goto done;
 305         bpb.bpbHugeSectors = bpb.bpbSectors;
 306         bpb.bpbSectors = 0;
 307         bpb.bpbBigFATsecs = bpb.bpbFATsecs;
 308         bpb.bpbFATsecs = 0;
 309     }
 310     if (o.drive_heads)
 311         bpb.bpbHeads = o.drive_heads;
 312     if (o.sectors_per_track)
 313         bpb.bpbSecPerTrack = o.sectors_per_track;
 314     if (o.bytes_per_sector)
 315         bpb.bpbBytesPerSec = o.bytes_per_sector;
 316     if (o.size)
 317         bpb.bpbHugeSectors = o.size;
 318     if (o.hidden_sectors_set)
 319         bpb.bpbHiddenSecs = o.hidden_sectors;
 320     if (!(o.floppy || (o.drive_heads && o.sectors_per_track &&
 321         o.bytes_per_sector && o.size && o.hidden_sectors_set))) {
 322         if (getdiskinfo(fd, fname, dtype, o.hidden_sectors_set, &bpb) == -1)
 323                 goto done;
 324         bpb.bpbHugeSectors -= (o.offset / bpb.bpbBytesPerSec);
 325         if (bpb.bpbSecPerClust == 0) {  /* set defaults */
 326             if (bpb.bpbHugeSectors <= 6000)     /* about 3MB -> 512 bytes */
 327                 bpb.bpbSecPerClust = 1;
 328             else if (bpb.bpbHugeSectors <= (1<<17)) /* 64M -> 4k */
 329                 bpb.bpbSecPerClust = 8;
 330             else if (bpb.bpbHugeSectors <= (1<<19)) /* 256M -> 8k */
 331                 bpb.bpbSecPerClust = 16;
 332             else if (bpb.bpbHugeSectors <= (1<<21)) /* 1G -> 16k */
 333                 bpb.bpbSecPerClust = 32;
 334             else
 335                 bpb.bpbSecPerClust = 64;                /* otherwise 32k */
 336         }
 337     }
 338     if (bpb.bpbBytesPerSec < MINBPS ||
 339         bpb.bpbBytesPerSec > MAXBPS ||
 340         !powerof2(bpb.bpbBytesPerSec)) {
 341         warnx("Invalid bytes/sector (%u): must be 512, 1024, 2048 or 4096",
 342             bpb.bpbBytesPerSec);
 343         goto done;
 344     }
 345
 346     if (o.volume_label && !oklabel(o.volume_label)) {
 347         warnx("%s: bad volume label", o.volume_label);
 348         goto done;
 349     }
 350     if (!(fat = o.fat_type)) {
 351         if (o.floppy)
 352             fat = 12;
 353         else if (!o.directory_entries && (o.info_sector || o.backup_sector))
 354             fat = 32;
 355     }
 356     if ((fat == 32 && o.directory_entries) ||
 357         (fat != 32 && (o.info_sector || o.backup_sector))) {
 358         warnx("-%c is not a legal FAT%s option",
 359              fat == 32 ? 'e' : o.info_sector ? 'i' : 'k',
 360              fat == 32 ? "32" : "12/16");
 361         goto done;
 362     }
 363     if (o.floppy && fat == 32)
 364         bpb.bpbRootDirEnts = 0;
 365     if (fat != 0 && fat != 12 && fat != 16 && fat != 32) {
 366         warnx("%d: bad FAT type", fat);
 367         goto done;
 368     }
 369
 370     if (o.block_size) {
 371         if (!powerof2(o.block_size)) {
 372             warnx("block size (%u) is not a power of 2", o.block_size);
 373             goto done;
 374         }
 375         if (o.block_size < bpb.bpbBytesPerSec) {
 376             warnx("block size (%u) is too small; minimum is %u",
 377                  o.block_size, bpb.bpbBytesPerSec);
 378             goto done;
 379         }
 380         if (o.block_size > bpb.bpbBytesPerSec * MAXSPC) {
 381             warnx("block size (%u) is too large; maximum is %u",
 382                  o.block_size, bpb.bpbBytesPerSec * MAXSPC);
 383             goto done;
 384         }
 385         bpb.bpbSecPerClust = o.block_size / bpb.bpbBytesPerSec;
 386     }
 387     if (o.sectors_per_cluster) {
 388         if (!powerof2(o.sectors_per_cluster)) {
 389             warnx("sectors/cluster (%u) is not a power of 2",
 390                 o.sectors_per_cluster);
 391             goto done;
 392         }
 393         bpb.bpbSecPerClust = o.sectors_per_cluster;
 394     }
 395     if (o.reserved_sectors)
 396         bpb.bpbResSectors = o.reserved_sectors;
 397     if (o.num_FAT) {
 398         if (o.num_FAT > MAXNFT) {
 399             warnx("number of FATs (%u) is too large; maximum is %u",
 400                  o.num_FAT, MAXNFT);
 401             goto done;
 402         }
 403         bpb.bpbFATs = o.num_FAT;
 404     }
 405     if (o.directory_entries)
 406         bpb.bpbRootDirEnts = o.directory_entries;
 407     if (o.media_descriptor_set) {
 408         if (o.media_descriptor < 0xf0) {
 409             warnx("illegal media descriptor (%#x)", o.media_descriptor);
 410             goto done;
 411         }
 412         bpb.bpbMedia = o.media_descriptor;
 413     }
 414     if (o.sectors_per_fat)
 415         bpb.bpbBigFATsecs = o.sectors_per_fat;
 416     if (o.info_sector)
 417         bpb.bpbFSInfo = o.info_sector;
 418     if (o.backup_sector)
 419         bpb.bpbBackup = o.backup_sector;
 420     bss = 1;
 421     bname = NULL;
 422     fd1 = -1;
 423     if (o.bootstrap) {
 424         bname = o.bootstrap;
 425         if (!strchr(bname, '/')) {
 426             snprintf(buf, sizeof(buf), "/boot/%s", bname);
 427             bname = buf;
 428         }
 429         if ((fd1 = open(bname, O_RDONLY)) == -1 || fstat(fd1, &sb)) {
 430             warn("%s", bname);
 431             goto done;
 432         }
 433         if (!S_ISREG(sb.st_mode) || sb.st_size % bpb.bpbBytesPerSec ||
 434             sb.st_size < bpb.bpbBytesPerSec ||
 435             sb.st_size > bpb.bpbBytesPerSec * MAXU16) {
 436             warnx("%s: inappropriate file type or format", bname);
 437             goto done;
 438         }
 439         bss = sb.st_size / bpb.bpbBytesPerSec;
 440     }
 441     if (!bpb.bpbFATs)
 442         bpb.bpbFATs = 2;
 443     if (!fat) {
 444         if (bpb.bpbHugeSectors < (bpb.bpbResSectors ? bpb.bpbResSectors : bss) +
 445             howmany((RESFTE + (bpb.bpbSecPerClust ? MINCLS16 : MAXCLS12 + 1)) *
 446                 (bpb.bpbSecPerClust ? 16 : 12) / BPN,
 447                 bpb.bpbBytesPerSec * NPB) *
 448             bpb.bpbFATs +
 449             howmany(bpb.bpbRootDirEnts ? bpb.bpbRootDirEnts : DEFRDE,
 450                     bpb.bpbBytesPerSec / sizeof(struct de)) +
 451             (bpb.bpbSecPerClust ? MINCLS16 : MAXCLS12 + 1) *
 452             (bpb.bpbSecPerClust ? bpb.bpbSecPerClust :
 453              howmany(DEFBLK, bpb.bpbBytesPerSec)))
 454             fat = 12;
 455         else if (bpb.bpbRootDirEnts || bpb.bpbHugeSectors <
 456                  (bpb.bpbResSectors ? bpb.bpbResSectors : bss) +
 457                  howmany((RESFTE + MAXCLS16) * 2, bpb.bpbBytesPerSec) *
 458                  bpb.bpbFATs +
 459                  howmany(DEFRDE, bpb.bpbBytesPerSec / sizeof(struct de)) +
 460                  (MAXCLS16 + 1) *
 461                  (bpb.bpbSecPerClust ? bpb.bpbSecPerClust :
 462                   howmany(8192, bpb.bpbBytesPerSec)))
 463             fat = 16;
 464         else
 465             fat = 32;
 466     }
 467     x = bss;
 468     if (fat == 32) {
 469         if (!bpb.bpbFSInfo) {
 470             if (x == MAXU16 || x == bpb.bpbBackup) {
 471                 warnx("no room for info sector");
 472                 goto done;
 473             }
 474             bpb.bpbFSInfo = x;
 475         }
 476         if (bpb.bpbFSInfo != MAXU16 && x <= bpb.bpbFSInfo)
 477             x = bpb.bpbFSInfo + 1;
 478         if (!bpb.bpbBackup) {
 479             if (x == MAXU16) {
 480                 warnx("no room for backup sector");
 481                 goto done;
 482             }
 483             bpb.bpbBackup = x;
 484         } else if (bpb.bpbBackup != MAXU16 && bpb.bpbBackup == bpb.bpbFSInfo) {
 485             warnx("backup sector would overwrite info sector");
 486             goto done;
 487         }
 488         if (bpb.bpbBackup != MAXU16 && x <= bpb.bpbBackup)
 489             x = bpb.bpbBackup + 1;
 490     }
 491
 492     extra_res = 0;
 493     alignment = 0;
 494     set_res = (bpb.bpbResSectors == 0);
 495     set_spf = (bpb.bpbBigFATsecs == 0);
 496     set_spc = (bpb.bpbSecPerClust == 0);
 497     saved_x = x;
 498
 499     /*
 500      * Attempt to align the root directory to cluster if o.align is set.
 501      * This is done by padding with reserved blocks. Note that this can
 502      * cause other factors to change, which can in turn change the alignment.
 503      * This should take at most 2 iterations, as increasing the reserved
 504      * amount may cause the FAT size to decrease by 1, requiring another
 505      * bpbFATs reserved blocks. If bpbSecPerClust changes, it will
 506      * be half of its previous size, and thus will not throw off alignment.
 507      */
 508     do {
 509         x = saved_x;
 510         if (set_res)
 511             bpb.bpbResSectors = ((fat == 32) ?
 512                 MAX(x, MAX(16384 / bpb.bpbBytesPerSec, 4)) : x) + extra_res;
 513         else if (bpb.bpbResSectors < x) {
 514             warnx("too few reserved sectors (need %d have %d)", x,
 515                 bpb.bpbResSectors);
 516             goto done;
 517         }
 518         if (fat != 32 && !bpb.bpbRootDirEnts)
 519             bpb.bpbRootDirEnts = DEFRDE;
 520         rds = howmany(bpb.bpbRootDirEnts,
 521             bpb.bpbBytesPerSec / sizeof(struct de));
 522         if (set_spc) {
 523             for (bpb.bpbSecPerClust = howmany(fat == 16 ? DEFBLK16 :
 524                     DEFBLK, bpb.bpbBytesPerSec);
 525                 bpb.bpbSecPerClust < MAXSPC && (bpb.bpbResSectors +
 526                     howmany((RESFTE + maxcls(fat)) * (fat / BPN),
 527                         bpb.bpbBytesPerSec * NPB) * bpb.bpbFATs +
 528                     rds +
 529                     (u_int64_t) (maxcls(fat) + 1) * bpb.bpbSecPerClust) <=
 530                     bpb.bpbHugeSectors;
 531                 bpb.bpbSecPerClust <<= 1)
 532                     continue;
 533
 534         }
 535         if (fat != 32 && bpb.bpbBigFATsecs > MAXU16) {
 536             warnx("too many sectors/FAT for FAT12/16");
 537             goto done;
 538         }
 539         x1 = bpb.bpbResSectors + rds;
 540         x = bpb.bpbBigFATsecs ? bpb.bpbBigFATsecs : 1;
 541         if (x1 + (u_int64_t)x * bpb.bpbFATs > bpb.bpbHugeSectors) {
 542             warnx("meta data exceeds file system size");
 543             goto done;
 544         }
 545         x1 += x * bpb.bpbFATs;
 546         x = (u_int64_t)(bpb.bpbHugeSectors - x1) * bpb.bpbBytesPerSec * NPB /
 547             (bpb.bpbSecPerClust * bpb.bpbBytesPerSec * NPB +
 548             fat / BPN * bpb.bpbFATs);
 549         x2 = howmany((RESFTE + MIN(x, maxcls(fat))) * (fat / BPN),
 550             bpb.bpbBytesPerSec * NPB);
 551         if (set_spf) {
 552             if (bpb.bpbBigFATsecs == 0)
 553                 bpb.bpbBigFATsecs = x2;
 554             x1 += (bpb.bpbBigFATsecs - 1) * bpb.bpbFATs;
 555         }
 556         if (set_res) {
 557             /* attempt to align root directory */
 558             alignment = (bpb.bpbResSectors + bpb.bpbBigFATsecs * bpb.bpbFATs) %
 559                 bpb.bpbSecPerClust;
 560             if (o.align)
 561                 extra_res += bpb.bpbSecPerClust - alignment;
 562         }
 563         attempts++;
 564     } while (o.align && alignment != 0 && attempts < 2);
 565     if (o.align && alignment != 0)
 566         warnx("warning: Alignment failed.");
 567
 568     cls = (bpb.bpbHugeSectors - x1) / bpb.bpbSecPerClust;
 569     x = (uint64_t)bpb.bpbBigFATsecs * bpb.bpbBytesPerSec * NPB / (fat / BPN) -
 570         RESFTE;
 571     if (cls > x)
 572         cls = x;
 573     if (bpb.bpbBigFATsecs < x2)
 574         warnx("warning: sectors/FAT limits file system to %u clusters",
 575               cls);
 576     if (cls < mincls(fat)) {
 577         warnx("%u clusters too few clusters for FAT%u, need %u", cls, fat,
 578             mincls(fat));
 579         goto done;
 580     }
 581     if (cls > maxcls(fat)) {
 582         cls = maxcls(fat);
 583         bpb.bpbHugeSectors = x1 + (cls + 1) * bpb.bpbSecPerClust - 1;
 584         warnx("warning: FAT type limits file system to %u sectors",
 585               bpb.bpbHugeSectors);
 586     }
 587     printf("%s: %u sector%s in %u FAT%u cluster%s "
 588            "(%u bytes/cluster)\n", fname, cls * bpb.bpbSecPerClust,
 589            cls * bpb.bpbSecPerClust == 1 ? "" : "s", cls, fat,
 590            cls == 1 ? "" : "s", bpb.bpbBytesPerSec * bpb.bpbSecPerClust);
 591     if (!bpb.bpbMedia)
 592         bpb.bpbMedia = !bpb.bpbHiddenSecs ? 0xf0 : 0xf8;
 593     if (fat == 32)
 594         bpb.bpbRootClust = RESFTE;
 595     if (bpb.bpbHugeSectors <= MAXU16) {
 596         bpb.bpbSectors = bpb.bpbHugeSectors;
 597         bpb.bpbHugeSectors = 0;
 598     }
 599     if (fat != 32) {
 600         bpb.bpbFATsecs = bpb.bpbBigFATsecs;
 601         bpb.bpbBigFATsecs = 0;
 602     }
 603     print_bpb(&bpb);
 604     if (!o.no_create) {
 605         if (o.timestamp_set) {
 606             tv.tv_sec = now = o.timestamp;
 607             tv.tv_usec = 0;
 608             tm = gmtime(&now);
 609         } else {
 610             gettimeofday(&tv, NULL);
 611             now = tv.tv_sec;
 612             tm = localtime(&now);
 613         }
 614
 615         chunksize = getchunksize();
 616         physbuf = malloc(chunksize);
 617         if (physbuf == NULL) {
 618             warn(NULL);
 619             goto done;
 620         }
 621         physbuf_end = physbuf + chunksize;
 622         img = physbuf;
 623
 624         dir = bpb.bpbResSectors + (bpb.bpbFATsecs ? bpb.bpbFATsecs :
 625                                    bpb.bpbBigFATsecs) * bpb.bpbFATs;
 626         memset(&si_sa, 0, sizeof(si_sa));
 627         si_sa.sa_handler = infohandler;
 628         if (sigaction(SIGINFO, &si_sa, NULL) == -1) {
 629             warn("sigaction SIGINFO");
 630             goto done;
 631         }
 632         for (lsn = 0; lsn < dir + (fat == 32 ? bpb.bpbSecPerClust : rds); lsn++) {
 633             if (got_siginfo) {
 634                     fprintf(stderr,"%s: writing sector %u of %u (%u%%)\n",
 635                         fname, lsn,
 636                         (dir + (fat == 32 ? bpb.bpbSecPerClust: rds)),
 637                         (lsn * 100) / (dir +
 638                             (fat == 32 ? bpb.bpbSecPerClust: rds)));
 639                     got_siginfo = 0;
 640             }
 641             x = lsn;
 642             if (o.bootstrap &&
 643                 fat == 32 && bpb.bpbBackup != MAXU16 &&
 644                 bss <= bpb.bpbBackup && x >= bpb.bpbBackup) {
 645                 x -= bpb.bpbBackup;
 646                 if (!x && lseek(fd1, o.offset, SEEK_SET)) {
 647                     warn("%s", bname);
 648                     goto done;
 649                 }
 650             }
 651             if (o.bootstrap && x < bss) {
 652                 if ((n = read(fd1, img, bpb.bpbBytesPerSec)) == -1) {
 653                     warn("%s", bname);
 654                     goto done;
 655                 }
 656                 if ((unsigned)n != bpb.bpbBytesPerSec) {
 657                     warnx("%s: can't read sector %u", bname, x);
 658                     goto done;
 659                 }
 660             } else
 661                 memset(img, 0, bpb.bpbBytesPerSec);
 662             if (!lsn ||
 663                 (fat == 32 && bpb.bpbBackup != MAXU16 &&
 664                  lsn == bpb.bpbBackup)) {
 665                 x1 = sizeof(struct bs);
 666                 bsbpb = (struct bsbpb *)(img + x1);
 667                 mk2(bsbpb->bpbBytesPerSec, bpb.bpbBytesPerSec);
 668                 mk1(bsbpb->bpbSecPerClust, bpb.bpbSecPerClust);
 669                 mk2(bsbpb->bpbResSectors, bpb.bpbResSectors);
 670                 mk1(bsbpb->bpbFATs, bpb.bpbFATs);
 671                 mk2(bsbpb->bpbRootDirEnts, bpb.bpbRootDirEnts);
 672                 mk2(bsbpb->bpbSectors, bpb.bpbSectors);
 673                 mk1(bsbpb->bpbMedia, bpb.bpbMedia);
 674                 mk2(bsbpb->bpbFATsecs, bpb.bpbFATsecs);
 675                 mk2(bsbpb->bpbSecPerTrack, bpb.bpbSecPerTrack);
 676                 mk2(bsbpb->bpbHeads, bpb.bpbHeads);
 677                 mk4(bsbpb->bpbHiddenSecs, bpb.bpbHiddenSecs);
 678                 mk4(bsbpb->bpbHugeSectors, bpb.bpbHugeSectors);
 679                 x1 += sizeof(struct bsbpb);
 680                 if (fat == 32) {
 681                     bsxbpb = (struct bsxbpb *)(img + x1);
 682                     mk4(bsxbpb->bpbBigFATsecs, bpb.bpbBigFATsecs);
 683                     mk2(bsxbpb->bpbExtFlags, 0);
 684                     mk2(bsxbpb->bpbFSVers, 0);
 685                     mk4(bsxbpb->bpbRootClust, bpb.bpbRootClust);
 686                     mk2(bsxbpb->bpbFSInfo, bpb.bpbFSInfo);
 687                     mk2(bsxbpb->bpbBackup, bpb.bpbBackup);
 688                     x1 += sizeof(struct bsxbpb);
 689                 }
 690                 bsx = (struct bsx *)(img + x1);
 691                 mk1(bsx->exBootSignature, 0x29);
 692                 if (o.volume_id_set)
 693                     x = o.volume_id;
 694                 else
 695                     x = (((u_int)(1 + tm->tm_mon) << 8 |
 696                           (u_int)tm->tm_mday) +
 697                          ((u_int)tm->tm_sec << 8 |
 698                           (u_int)(tv.tv_usec / 10))) << 16 |
 699                         ((u_int)(1900 + tm->tm_year) +
 700                          ((u_int)tm->tm_hour << 8 |
 701                           (u_int)tm->tm_min));
 702                 mk4(bsx->exVolumeID, x);
 703                 mklabel(bsx->exVolumeLabel, o.volume_label ? o.volume_label : "NO NAME");
 704                 snprintf(buf, sizeof(buf), "FAT%u", fat);
 705                 setstr(bsx->exFileSysType, buf, sizeof(bsx->exFileSysType));
 706                 if (!o.bootstrap) {
 707                     x1 += sizeof(struct bsx);
 708                     bs = (struct bs *)img;
 709                     mk1(bs->bsJump[0], 0xeb);
 710                     mk1(bs->bsJump[1], x1 - 2);
 711                     mk1(bs->bsJump[2], 0x90);
 712                     setstr(bs->bsOemName, o.OEM_string ? o.OEM_string : "BSD4.4  ",
 713                            sizeof(bs->bsOemName));
 714                     memcpy(img + x1, bootcode, sizeof(bootcode));
 715                     mk2(img + MINBPS - 2, DOSMAGIC);
 716                 }
 717             } else if (fat == 32 && bpb.bpbFSInfo != MAXU16 &&
 718                        (lsn == bpb.bpbFSInfo ||
 719                         (bpb.bpbBackup != MAXU16 &&
 720                          lsn == bpb.bpbBackup + bpb.bpbFSInfo))) {
 721                 mk4(img, 0x41615252);
 722                 mk4(img + MINBPS - 28, 0x61417272);
 723                 mk4(img + MINBPS - 24, 0xffffffff);
 724                 mk4(img + MINBPS - 20, 0xffffffff);
 725                 mk2(img + MINBPS - 2, DOSMAGIC);
 726             } else if (lsn >= bpb.bpbResSectors && lsn < dir &&
 727                        !((lsn - bpb.bpbResSectors) %
 728                          (bpb.bpbFATsecs ? bpb.bpbFATsecs :
 729                           bpb.bpbBigFATsecs))) {
 730                 mk1(img[0], bpb.bpbMedia);
 731                 for (x = 1; x < fat * (fat == 32 ? 3 : 2) / 8; x++)
 732                     mk1(img[x], fat == 32 && x % 4 == 3 ? 0x0f : 0xff);
 733             } else if (lsn == dir && o.volume_label) {
 734                 de = (struct de *)img;
 735                 mklabel(de->deName, o.volume_label);
 736                 mk1(de->deAttributes, 050);
 737                 x = (u_int)tm->tm_hour << 11 |
 738                     (u_int)tm->tm_min << 5 |
 739                     (u_int)tm->tm_sec >> 1;
 740                 mk2(de->deMTime, x);
 741                 x = (u_int)(tm->tm_year - 80) << 9 |
 742                     (u_int)(tm->tm_mon + 1) << 5 |
 743                     (u_int)tm->tm_mday;
 744                 mk2(de->deMDate, x);
 745             }
 746             /*
 747              * Issue a write of chunksize once we have collected
 748              * enough sectors.
 749              */
 750             img += bpb.bpbBytesPerSec;
 751             if (img >= physbuf_end) {
 752                 n = write(fd, physbuf, chunksize);
 753                 if (n != chunksize) {
 754                     warnx("%s: can't write sector %u", fname, lsn);
 755                     goto done;
 756                 }
 757                 img = physbuf;
 758             }
 759         }
 760         /*
 761          * Write remaining sectors, if the last write didn't end
 762          * up filling a whole chunk.
 763          */
 764         if (img != physbuf) {
 765                 ssize_t tailsize = img - physbuf;
 766
 767                 n = write(fd, physbuf, tailsize);
 768                 if (n != tailsize) {
 769                     warnx("%s: can't write sector %u", fname, lsn);
 770                     goto done;
 771                 }
 772         }
 773     }
 774     rv = 0;
 775 done:
 776     free(physbuf);
 777     if (fd != -1)
 778             close(fd);
 779     if (fd1 != -1)
 780             close(fd1);
 781
 782     return rv;
 783 }
 784
 785 /*
 786  * return -1 with error if file system is mounted.
 787  */
 788 static int
 789 check_mounted(const char *fname, mode_t mode)
 790 {
 791     struct statfs *mp;
 792     const char *s1, *s2;
 793     size_t len;
 794     int n, r;
 795
 796     if (!(n = getmntinfo(&mp, MNT_NOWAIT))) {
 797         warn("getmntinfo");
 798         return -1;
 799     }
 800     len = strlen(_PATH_DEV);
 801     s1 = fname;
 802     if (!strncmp(s1, _PATH_DEV, len))
 803         s1 += len;
 804     r = S_ISCHR(mode) && s1 != fname && *s1 == 'r';
 805     for (; n--; mp++) {
 806         s2 = mp->f_mntfromname;
 807         if (!strncmp(s2, _PATH_DEV, len))
 808             s2 += len;
 809         if ((r && s2 != mp->f_mntfromname && !strcmp(s1 + 1, s2)) ||
 810             !strcmp(s1, s2)) {
 811             warnx("%s is mounted on %s", fname, mp->f_mntonname);
 812             return -1;
 813         }
 814     }
 815     return 0;
 816 }
 817
 818 /*
 819  * Get optimal I/O size
 820  */
 821 static ssize_t
 822 getchunksize(void)
 823 {
 824         static int chunksize;
 825
 826         if (chunksize != 0)
 827                 return ((ssize_t)chunksize);
 828
 829 #if 0
 830         int mib[2];
 831         size_t len;
 832
 833         mib[0] = CTL_KERN;
 834         mib[1] = KERN_MAXPHYS;
 835         len = sizeof(chunksize);
 836
 837         if (sysctl(mib, 2, &chunksize, &len, NULL, 0) == -1) {
 838                 warn("sysctl: KERN_MAXPHYS, using %zu", (size_t)MAXPHYS);
 839                 chunksize = 0;
 840         }
 841 #endif
 842         if (chunksize == 0)
 843                 chunksize = MAXPHYS;
 844
 845         /*
 846          * For better performance, we want to write larger chunks instead of
 847          * individual sectors (the size can only be 512, 1024, 2048 or 4096
 848          * bytes). Assert that chunksize can always hold an integer number of
 849          * sectors by asserting that both are power of two numbers and the
 850          * chunksize is greater than MAXBPS.
 851          */
 852         static_assert(powerof2(MAXBPS), "MAXBPS is not power of 2");
 853         assert(powerof2(chunksize));
 854         assert(chunksize > MAXBPS);
 855
 856         return ((ssize_t)chunksize);
 857 }
 858
 859 /*
 860  * Get a standard format.
 861  */
 862 static int
 863 getstdfmt(const char *fmt, struct bpb *bpb)
 864 {
 865     u_int x, i;
 866
 867     x = NELEM(stdfmt);
 868     for (i = 0; i < x && strcmp(fmt, stdfmt[i].name); i++);
 869     if (i == x) {
 870         warnx("%s: unknown standard format", fmt);
 871         return -1;
 872     }
 873     *bpb = stdfmt[i].bpb;
 874     return 0;
 875 }
 876
 877 /*
 878  * Get disk slice, partition, and geometry information.
 879  */
 880 static int
 881 getdiskinfo(int fd, const char *fname, const char *dtype, __unused int oflag,
 882             struct bpb *bpb)
 883 {
 884     struct disklabel32 *lp, dlp;
 885     struct fd_type type;
 886     struct partinfo pi;
 887     off_t ms = 0, hs = 0;
 888
 889     lp = NULL;
 890
 891     /* If the user specified a disk type, try to use that */
 892     if (dtype != NULL) {
 893         lp = getdiskbyname(dtype);
 894     }
 895
 896     /* Maybe it's a floppy drive */
 897     if (lp == NULL) {
 898         if (ioctl(fd, DIOCGPART, &pi) == -1) {
 899             struct stat st;
 900
 901             if (fstat(fd, &st))
 902                 err(1, "cannot get disk size");
 903             /* create a fake geometry for a file image */
 904             ms = st.st_size;
 905             dlp.d_secsize = 512;
 906             dlp.d_nsectors = 63;
 907             dlp.d_ntracks = 255;
 908             dlp.d_secperunit = ms / dlp.d_secsize;
 909             lp = &dlp;
 910         } else if (ioctl(fd, FD_GTYPE, &type) != -1) {
 911             ms = pi.media_size;
 912             dlp.d_secsize = 128 << type.secsize;
 913             dlp.d_nsectors = type.sectrac;
 914             dlp.d_ntracks = type.heads;
 915             dlp.d_secperunit = ms / dlp.d_secsize;
 916             lp = &dlp;
 917         } else {
 918             ms = pi.media_size;
 919         }
 920     }
 921
 922     /* Maybe it's a fixed drive */
 923     if (lp == NULL) {
 924         if (ioctl(fd, DIOCGPART, &pi) == - 1)
 925             err(1, "cannot get disk information");
 926         dlp.d_secsize = pi.media_blksize;
 927         dlp.d_nsectors = pi.d_secpertrack;
 928         dlp.d_ntracks = pi.d_nheads;
 929         if (bpb->bpbBytesPerSec)
 930             dlp.d_secsize = bpb->bpbBytesPerSec;
 931
 932         dlp.d_secperunit = ms / dlp.d_secsize;
 933
 934         hs = (ms / dlp.d_secsize) - dlp.d_secperunit;
 935         lp = &dlp;
 936     }
 937
 938     if (bpb->bpbBytesPerSec == 0) {
 939         if (ckgeom(fname, lp->d_secsize, "bytes/sector") == -1)
 940             return -1;
 941         bpb->bpbBytesPerSec = lp->d_secsize;
 942     }
 943     if (bpb->bpbSecPerTrack == 0) {
 944         if (ckgeom(fname, lp->d_nsectors, "sectors/track") == -1)
 945             return -1;
 946         bpb->bpbSecPerTrack = lp->d_nsectors;
 947     }
 948     if (bpb->bpbHeads == 0) {
 949         if (ckgeom(fname, lp->d_ntracks, "drive heads") == -1)
 950             return -1;
 951         bpb->bpbHeads = lp->d_ntracks;
 952     }
 953     if (bpb->bpbHugeSectors == 0)
 954         bpb->bpbHugeSectors = lp->d_secperunit;
 955     if (bpb->bpbHiddenSecs == 0)
 956         bpb->bpbHiddenSecs = hs;
 957     return 0;
 958 }
 959
 960 /*
 961  * Print out BPB values.
 962  */
 963 static void
 964 print_bpb(struct bpb *bpb)
 965 {
 966     printf("BytesPerSec=%u SecPerClust=%u ResSectors=%u FATs=%u",
 967            bpb->bpbBytesPerSec, bpb->bpbSecPerClust, bpb->bpbResSectors,
 968            bpb->bpbFATs);
 969     if (bpb->bpbRootDirEnts)
 970         printf(" RootDirEnts=%u", bpb->bpbRootDirEnts);
 971     if (bpb->bpbSectors)
 972         printf(" Sectors=%u", bpb->bpbSectors);
 973     printf(" Media=%#x", bpb->bpbMedia);
 974     if (bpb->bpbFATsecs)
 975         printf(" FATsecs=%u", bpb->bpbFATsecs);
 976     printf(" SecPerTrack=%u Heads=%u HiddenSecs=%u", bpb->bpbSecPerTrack,
 977            bpb->bpbHeads, bpb->bpbHiddenSecs);
 978     if (bpb->bpbHugeSectors)
 979         printf(" HugeSectors=%u", bpb->bpbHugeSectors);
 980     if (!bpb->bpbFATsecs) {
 981         printf(" FATsecs=%u RootCluster=%u", bpb->bpbBigFATsecs,
 982                bpb->bpbRootClust);
 983         printf(" FSInfo=");
 984         printf(bpb->bpbFSInfo == MAXU16 ? "%#x" : "%u", bpb->bpbFSInfo);
 985         printf(" Backup=");
 986         printf(bpb->bpbBackup == MAXU16 ? "%#x" : "%u", bpb->bpbBackup);
 987     }
 988     printf("\n");
 989 }
 990
 991 /*
 992  * Check a disk geometry value.
 993  */
 994 static int
 995 ckgeom(const char *fname, u_int val, const char *msg)
 996 {
 997     if (!val) {
 998         warnx("%s: no default %s", fname, msg);
 999         return -1;
1000     }
1001     if (val > MAXU16) {
1002         warnx("%s: illegal %s %d", fname, msg, val);
1003         return -1;
1004     }
1005     return 0;
1006 }
1007
1008 /*
1009  * Check a volume label.
1010  */
1011 static int
1012 oklabel(const char *src)
1013 {
1014     int c, i;
1015
1016     for (i = 0; i <= 11; i++) {
1017         c = (u_char)*src++;
1018         if (c < ' ' + !i || strchr("\"*+,./:;<=>?[\\]|", c))
1019             break;
1020     }
1021     return i && !c;
1022 }
1023
1024 /*
1025  * Make a volume label.
1026  */
1027 static void
1028 mklabel(uint8_t *dest, const char *src)
1029 {
1030     int c, i;
1031
1032     for (i = 0; i < 11; i++) {
1033         c = *src ? toupper(*src++) : ' ';
1034         *dest++ = !i && c == '\xe5' ? 5 : c;
1035     }
1036 }
1037
1038 /*
1039  * Copy string, padding with spaces.
1040  */
1041 static void
1042 setstr(uint8_t *dest, const char *src, size_t len)
1043 {
1044     while (len--)
1045         *dest++ = *src ? *src++ : ' ';
1046 }
1047
1048 static void
1049 infohandler(int sig __unused)
1050 {
1051
1052         got_siginfo = 1;
1053 }