build: linux-container: Fix run-container.
[jackhill/guix/guix.git] / gnu / build / linux-modules.scm
index bbe1a74..3a47322 100644 (file)
@@ -1,5 +1,7 @@
 ;;; GNU Guix --- Functional package management for GNU
-;;; Copyright © 2014, 2016 Ludovic Courtès <ludo@gnu.org>
+;;; Copyright © 2014, 2016, 2018, 2019 Ludovic Courtès <ludo@gnu.org>
+;;; Copyright © 2017 Mathieu Othacehe <m.othacehe@gmail.com>
+;;; Copyright © 2018 Danny Milosavljevic <dannym@scratchpost.org>
 ;;;
 ;;; This file is part of GNU Guix.
 ;;;
 
 (define-module (gnu build linux-modules)
   #:use-module (guix elf)
+  #:use-module (guix glob)
+  #:use-module (guix build syscalls)
+  #:use-module ((guix build utils) #:select (find-files invoke))
+  #:use-module (guix build union)
+  #:autoload   (zlib) (call-with-gzip-input-port)
   #:use-module (rnrs io ports)
   #:use-module (rnrs bytevectors)
   #:use-module (srfi srfi-1)
+  #:use-module (srfi srfi-11)
   #:use-module (srfi srfi-26)
+  #:use-module (ice-9 ftw)
   #:use-module (ice-9 vlist)
   #:use-module (ice-9 match)
+  #:use-module (ice-9 rdelim)
+  #:autoload   (ice-9 pretty-print) (pretty-print)
   #:export (dot-ko
             ensure-dot-ko
+            module-formal-name
+            module-aliases
             module-dependencies
+            module-soft-dependencies
+            normalize-module-name
+            file-name->module-name
+            find-module-file
             recursive-module-dependencies
             modules-loaded
             module-loaded?
             load-linux-module*
+            load-linux-modules-from-directory
 
-            current-module-debugging-port))
+            current-module-debugging-port
+
+            device-module-aliases
+            known-module-aliases
+            matching-modules
+            missing-modules
+
+            write-module-name-database
+            write-module-alias-database
+            write-module-device-database
+
+            make-linux-module-directory))
 
 ;;; Commentary:
 ;;;
 
 (define (section-contents elf section)
   "Return the contents of SECTION in ELF as a bytevector."
-  (let* ((modinfo  (elf-section-by-name elf ".modinfo"))
-         (contents (make-bytevector (elf-section-size modinfo))))
-    (bytevector-copy! (elf-bytes elf) (elf-section-offset modinfo)
+  (let ((contents (make-bytevector (elf-section-size section))))
+    (bytevector-copy! (elf-bytes elf) (elf-section-offset section)
                       contents 0
-                      (elf-section-size modinfo))
+                      (elf-section-size section))
     contents))
 
 (define %not-nul
@@ -67,18 +95,45 @@ string list."
     (cons (string->symbol (string-take str =))
           (string-drop str (+ 1 =)))))
 
+;; Matches kernel modules, without compression, with GZIP compression or with
+;; XZ compression.
+(define module-regex "\\.ko(\\.gz|\\.xz)?$")
+
 (define (modinfo-section-contents file)
   "Return the contents of the '.modinfo' section of FILE as a list of
 key/value pairs.."
-  (let* ((bv      (call-with-input-file file get-bytevector-all))
+  (define (get-bytevector file)
+    (cond
+     ((string-suffix? ".ko.gz" file)
+      (let ((port (open-file file "r0")))
+        (dynamic-wind
+          (lambda ()
+            #t)
+          (lambda ()
+            (call-with-gzip-input-port port get-bytevector-all))
+          (lambda ()
+            (close-port port)))))
+     (else
+      (call-with-input-file file get-bytevector-all))))
+
+  (let* ((bv      (get-bytevector file))
          (elf     (parse-elf bv))
-         (modinfo (section-contents elf ".modinfo")))
+         (section (elf-section-by-name elf ".modinfo"))
+         (modinfo (section-contents elf section)))
     (map key=value->pair
          (nul-separated-string->list (utf8->string modinfo)))))
 
 (define %not-comma
   (char-set-complement (char-set #\,)))
 
+(define (module-formal-name file)
+  "Return the module name of FILE as it appears in its info section.  Usually
+the module name is the same as the base name of FILE, modulo hyphens and minus
+the \".ko[.gz|.xz]\" extension."
+  (match (assq 'name (modinfo-section-contents file))
+    (('name . name) name)
+    (#f #f)))
+
 (define (module-dependencies file)
   "Return the list of modules that FILE depends on.  The returned list
 contains module names, not actual file names."
@@ -87,19 +142,121 @@ contains module names, not actual file names."
       (('depends . what)
        (string-tokenize what %not-comma)))))
 
-(define dot-ko
-  (cut string-append <> ".ko"))
+(define not-softdep-whitespace
+  (char-set-complement (char-set #\space #\tab)))
+
+(define (module-soft-dependencies file)
+  "Return the list of modules that can be preloaded, and then the list of
+modules that can be postloaded, of the soft dependencies of module FILE."
+  ;; TEXT: "pre: baz blubb foo post: bax bar"
+  (define (parse-softdep text)
+    (let loop ((value '())
+               (tokens (string-tokenize text not-softdep-whitespace))
+               (section #f))
+      (match tokens
+       ((token rest ...)
+        (if (string=? (string-take-right token 1) ":") ; section
+            (loop value rest (string-trim-both (string-drop-right token 1)))
+            (loop (cons (cons section token) value) rest section)))
+       (()
+        value))))
 
-(define (ensure-dot-ko name)
-  "Return NAME with a '.ko' prefix appended, unless it already has it."
-  (if (string-suffix? ".ko" name)
+  ;; Note: Multiple 'softdep sections are allowed.
+  (let* ((info (modinfo-section-contents file))
+         (entries (concatenate
+                   (filter-map (match-lambda
+                                (('softdep . value)
+                                 (parse-softdep value))
+                                (_ #f))
+                               (modinfo-section-contents file)))))
+    (let-values (((pres posts)
+                  (partition (match-lambda
+                              (("pre" . _) #t)
+                              (("post" . _) #f))
+                             entries)))
+      (values (map (match-lambda
+                    ((_ . value) value))
+                   pres)
+              (map (match-lambda
+                    ((_ . value) value))
+                   posts)))))
+
+(define (module-aliases file)
+  "Return the list of aliases of module FILE."
+  (let ((info (modinfo-section-contents file)))
+    (filter-map (match-lambda
+                 (('alias . value)
+                  value)
+                 (_ #f))
+                (modinfo-section-contents file))))
+
+(define (strip-extension filename)
+  (let ((extension (string-index filename #\.)))
+    (if extension
+        (string-take filename extension)
+        filename)))
+
+(define (dot-ko name compression)
+  (let ((suffix (match compression
+                  ('xz   ".ko.xz")
+                  ('gzip ".ko.gz")
+                  (else  ".ko"))))
+    (string-append name suffix)))
+
+(define (ensure-dot-ko name compression)
+  "Return NAME with a '.ko[.gz|.xz]' suffix appended, unless it already has
+it."
+  (if (string-contains name ".ko")
       name
-      (dot-ko name)))
+      (dot-ko name compression)))
+
+(define (normalize-module-name module)
+  "Return the \"canonical\" name for MODULE, replacing hyphens with
+underscores."
+  ;; See 'modname_normalize' in libkmod.
+  (string-map (lambda (chr)
+                (case chr
+                  ((#\-) #\_)
+                  (else chr)))
+              module))
 
 (define (file-name->module-name file)
-  "Return the module name corresponding to FILE, stripping the trailing '.ko',
-etc."
-  (basename file ".ko"))
+  "Return the module name corresponding to FILE, stripping the trailing
+'.ko[.gz|.xz]' and normalizing it."
+  (normalize-module-name (strip-extension (basename file))))
+
+(define (find-module-file directory module)
+  "Lookup module NAME under DIRECTORY, and return its absolute file name.
+NAME can be a file name with or without '.ko', or it can be a module name.
+Raise an error if it could not be found.
+
+Module names can differ from file names in interesting ways; for instance,
+module names usually (always?) use underscores as the inter-word separator,
+whereas file names often, but not always, use hyphens.  Examples:
+\"usb-storage.ko\", \"serpent_generic.ko\"."
+  (define names
+    ;; List of possible file names.  XXX: It would of course be cleaner to
+    ;; have a database that maps module names to file names and vice versa,
+    ;; but everyone seems to be doing hacks like this one.  Oh well!
+    (delete-duplicates
+     (list module
+           (normalize-module-name module)
+           (string-map (lambda (chr) ;converse of 'normalize-module-name'
+                         (case chr
+                           ((#\_) #\-)
+                           (else chr)))
+                       module))))
+
+  (match (find-files directory
+                     (lambda (file stat)
+                       (member (strip-extension
+                                (basename file)) names)))
+    ((file)
+     file)
+    (()
+     (error "kernel module not found" module directory))
+    ((_ ...)
+     (error "several modules by that name" module directory))))
 
 (define* (recursive-module-dependencies files
                                         #:key (lookup-module dot-ko))
@@ -138,7 +295,9 @@ LOOKUP-MODULE to the module name."
 (define (module-black-list)
   "Return the black list of modules that must not be loaded.  This black list
 is specified using 'modprobe.blacklist=MODULE1,MODULE2,...' on the kernel
-command line; it is honored by libkmod."
+command line; it is honored by libkmod for users that pass
+'KMOD_PROBE_APPLY_BLACKLIST', which includes 'modprobe --use-blacklist' and
+udev."
   (define parameter
     "modprobe.blacklist=")
 
@@ -161,15 +320,11 @@ not a file name."
                              (recursive? #t)
                              (lookup-module dot-ko)
                              (black-list (module-black-list)))
-  "Load Linux module from FILE, the name of a '.ko' file; return true on
-success, false otherwise.  When RECURSIVE? is true, load its dependencies
+  "Load Linux module from FILE, the name of a '.ko[.gz|.xz]' file; return true
+on success, false otherwise.  When RECURSIVE? is true, load its dependencies
 first (à la 'modprobe'.)  The actual files containing modules depended on are
 obtained by calling LOOKUP-MODULE with the module name.  Modules whose name
 appears in BLACK-LIST are not loaded."
-  (define (slurp module)
-    ;; TODO: Use 'finit_module' to reduce memory usage.
-    (call-with-input-file file get-bytevector-all))
-
   (define (black-listed? module)
     (let ((result (member module black-list)))
       (when result
@@ -180,23 +335,385 @@ appears in BLACK-LIST are not loaded."
 
   (define (load-dependencies file)
     (let ((dependencies (module-dependencies file)))
-      (every (cut load-linux-module* <> #:lookup-module lookup-module)
+      (every (cut load-linux-module* <>
+                  #:lookup-module lookup-module
+                  #:black-list black-list)
              (map lookup-module dependencies))))
 
   (and (not (black-listed? (file-name->module-name file)))
        (or (not recursive?)
            (load-dependencies file))
-       (begin
+       (let ((fd #f))
          (format (current-module-debugging-port)
                  "loading Linux module from '~a'...~%" file)
 
          (catch 'system-error
            (lambda ()
-             (load-linux-module (slurp file)))
+             (set! fd (open-fdes file O_RDONLY))
+             (load-linux-module/fd fd)
+             (close-fdes fd)
+             #t)
            (lambda args
              ;; If this module was already loaded and we're in modprobe style, ignore
              ;; the error.
+             (when fd (close-fdes fd))
              (or (and recursive? (= EEXIST (system-error-errno args)))
                  (apply throw args)))))))
 
+(define (load-linux-modules-from-directory modules directory)
+  "Load MODULES and their dependencies from DIRECTORY, a directory containing
+the '.ko' files.  The '.ko' suffix is automatically added to MODULES if
+needed."
+  (define module-name->file-name
+    (module-name-lookup directory))
+
+  (for-each (lambda (module)
+              (load-linux-module* (module-name->file-name module)
+                                  #:lookup-module module-name->file-name))
+            modules))
+
+\f
+;;;
+;;; Device modules.
+;;;
+
+;; Copied from (guix utils).  FIXME: Factorize.
+(define (readlink* file)
+  "Call 'readlink' until the result is not a symlink."
+  (define %max-symlink-depth 50)
+
+  (let loop ((file  file)
+             (depth 0))
+    (define (absolute target)
+      (if (absolute-file-name? target)
+          target
+          (string-append (dirname file) "/" target)))
+
+    (if (>= depth %max-symlink-depth)
+        file
+        (call-with-values
+            (lambda ()
+              (catch 'system-error
+                (lambda ()
+                  (values #t (readlink file)))
+                (lambda args
+                  (let ((errno (system-error-errno args)))
+                    (if (or (= errno EINVAL))
+                        (values #f file)
+                        (apply throw args))))))
+          (lambda (success? target)
+            (if success?
+                (loop (absolute target) (+ depth 1))
+                file))))))
+
+;; See 'major' and 'minor' in <sys/sysmacros.h>.
+
+(define (stat->device-major st)
+  (ash (logand #xfff00 (stat:rdev st)) -8))
+
+(define (stat->device-minor st)
+  (logand #xff (stat:rdev st)))
+
+(define %not-slash
+  (char-set-complement (char-set #\/)))
+
+(define (read-uevent port)
+  "Read a /sys 'uevent' file from PORT and return an alist where each car is a
+key such as 'MAJOR or 'DEVTYPE and each cdr is the corresponding value."
+  (let loop ((result '()))
+    (match (read-line port)
+      ((? eof-object?)
+       (reverse result))
+      (line
+       (loop (cons (key=value->pair line) result))))))
+
+(define (device-module-aliases device)
+  "Return the list of module aliases required by DEVICE, a /dev file name, as
+in this example:
+
+  (device-module-aliases \"/dev/sda\")
+  => (\"scsi:t-0x00\" \"pci:v00008086d00009D03sv0000103Csd000080FAbc01sc06i01\")
+
+The modules corresponding to these aliases can then be found using
+'matching-modules'."
+  ;; The approach is adapted from
+  ;; <https://unix.stackexchange.com/questions/97676/how-to-find-the-driver-module-associated-with-a-device-on-linux>.
+  (let* ((st        (stat device))
+         (type      (stat:type st))
+         (major     (stat->device-major st))
+         (minor     (stat->device-minor st))
+         (sys-name  (string-append "/sys/dev/"
+                                   (case type
+                                     ((block-special) "block")
+                                     ((char-special)  "char")
+                                     (else (symbol->string type)))
+                                   "/" (number->string major) ":"
+                                   (number->string minor)))
+         (directory (canonicalize-path (readlink* sys-name))))
+    (let loop ((components (string-tokenize directory %not-slash))
+               (aliases    '()))
+      (match components
+        (("sys" "devices" _)
+         (reverse aliases))
+        ((head ... _)
+         (let ((uevent (string-append (string-join components "/" 'prefix)
+                                      "/uevent")))
+           (if (file-exists? uevent)
+               (let ((props (call-with-input-file uevent read-uevent)))
+                 (match (assq-ref props 'MODALIAS)
+                   (#f    (loop head aliases))
+                   (alias (loop head (cons alias aliases)))))
+               (loop head aliases))))))))
+
+(define (read-module-aliases port)
+  "Read from PORT data in the Linux 'modules.alias' file format.  Return a
+list of alias/module pairs where each alias is a glob pattern as like the
+result of:
+
+  (string->compiled-sglob \"scsi:t-0x01*\")
+
+and each module is a module name like \"snd_hda_intel\"."
+  (define (comment? str)
+    (string-prefix? "#" str))
+
+  (define (tokenize str)
+    ;; Lines have the form "alias ALIAS MODULE", where ALIAS can contain
+    ;; whitespace.  This is why we don't use 'string-tokenize'.
+    (let* ((str   (string-trim-both str))
+           (left  (string-index str #\space))
+           (right (string-rindex str #\space)))
+      (list (string-take str left)
+            (string-trim-both (substring str left right))
+            (string-trim-both (string-drop str right)))))
+
+  (let loop ((aliases '()))
+    (match (read-line port)
+      ((? eof-object?)
+       (reverse aliases))
+      ((? comment?)
+       (loop aliases))
+      (line
+       (match (tokenize line)
+         (("alias" alias module)
+          (loop (alist-cons (string->compiled-sglob alias) module
+                            aliases)))
+         (()                                      ;empty line
+          (loop aliases)))))))
+
+(define (current-kernel-directory)
+  "Return the directory of the currently running Linux kernel."
+  (string-append (or (getenv "LINUX_MODULE_DIRECTORY")
+                     "/run/booted-system/kernel/lib/modules")
+                 "/" (utsname:release (uname))))
+
+(define (current-alias-file)
+  "Return the absolute file name of the default 'modules.alias' file."
+  (string-append (current-kernel-directory) "/modules.alias"))
+
+(define* (known-module-aliases #:optional (alias-file (current-alias-file)))
+  "Return the list of alias/module pairs read from ALIAS-FILE.  Each alias is
+actually a pattern."
+  (call-with-input-file alias-file read-module-aliases))
+
+(define* (matching-modules alias
+                           #:optional (known-aliases (known-module-aliases)))
+  "Return the list of modules that match ALIAS according to KNOWN-ALIASES.
+ALIAS is a string like \"scsi:t-0x00\" as returned by
+'device-module-aliases'."
+  (filter-map (match-lambda
+                ((pattern . module)
+                 (and (glob-match? pattern alias)
+                      module)))
+              known-aliases))
+
+(define* (missing-modules device modules-provided)
+  "Assuming MODULES-PROVIDED lists kernel modules that are already
+provided--e.g., in the initrd, return the list of missing kernel modules that
+are required to access DEVICE."
+  (define aliases
+    ;; Attempt to load 'modules.alias' from the current kernel, assuming we're
+    ;; on Guix System, and assuming that corresponds to the kernel we'll be
+    ;; installing.
+    (known-module-aliases))
+
+  (if aliases
+      (let* ((modules  (delete-duplicates
+                        (append-map (cut matching-modules <> aliases)
+                                    (device-module-aliases device))))
+
+             ;; Module names (not file names) are supposed to use underscores
+             ;; instead of hyphens.  MODULES is a list of module names, whereas
+             ;; LINUX-MODULES is file names without '.ko', so normalize them.
+             (provided (map file-name->module-name modules-provided)))
+        (remove (cut member <> provided) modules))
+      '()))
+
+\f
+;;;
+;;; Module databases.
+;;;
+
+(define* (module-name->file-name/guess directory name
+                                       #:key compression)
+  "Guess the file name corresponding to NAME, a module name.  That doesn't
+always work because sometimes underscores in NAME map to hyphens (e.g.,
+\"input-leds.ko\"), sometimes not (e.g., \"mac_hid.ko\").  If the module is
+compressed then COMPRESSED can be set to 'xz or 'gzip, depending on the
+compression type."
+  (string-append directory "/" (ensure-dot-ko name compression)))
+
+(define (module-name-lookup directory)
+  "Return a one argument procedure that takes a module name (e.g.,
+\"input_leds\") and returns its absolute file name (e.g.,
+\"/.../input-leds.ko\")."
+  (define (guess-file-name name)
+    (let ((names (list
+                  (module-name->file-name/guess directory name)
+                  (module-name->file-name/guess directory name
+                                                #:compression 'xz)
+                  (module-name->file-name/guess directory name
+                                                #:compression 'gzip))))
+      (or (find file-exists? names)
+          (first names))))
+
+  (catch 'system-error
+    (lambda ()
+      (define mapping
+        (call-with-input-file (string-append directory "/modules.name")
+          read))
+
+      (lambda (name)
+        (or (assoc-ref mapping name)
+            (guess-file-name name))))
+    (lambda args
+      (if (= ENOENT (system-error-errno args))
+          (cut guess-file-name <>)
+          (apply throw args)))))
+
+(define (write-module-name-database directory)
+  "Write a database that maps \"module names\" as they appear in the relevant
+ELF section of '.ko[.gz|.xz]' files, to actual file names.  This format is
+Guix-specific.  It aims to deal with inconsistent naming, in particular
+hyphens vs. underscores."
+  (define mapping
+    (map (lambda (file)
+           (match (module-formal-name file)
+             (#f   (cons (strip-extension (basename file)) file))
+             (name (cons name file))))
+         (find-files directory module-regex)))
+
+  (call-with-output-file (string-append directory "/modules.name")
+    (lambda (port)
+      (display ";; Module name to file name mapping.
+;;
+;; This format is Guix-specific; it is not supported by upstream Linux tools.
+\n"
+               port)
+      (pretty-print mapping port))))
+
+(define (write-module-alias-database directory)
+  "Traverse the '.ko[.gz|.xz]' files in DIRECTORY and create the corresponding
+'modules.alias' file."
+  (define aliases
+    (map (lambda (file)
+           (cons (file-name->module-name file) (module-aliases file)))
+         (find-files directory module-regex)))
+
+  (call-with-output-file (string-append directory "/modules.alias")
+    (lambda (port)
+      (display "# Aliases extracted from modules themselves.\n" port)
+      (for-each (match-lambda
+                  ((module . aliases)
+                   (for-each (lambda (alias)
+                               (format port "alias ~a ~a\n" alias module))
+                             aliases)))
+                aliases))))
+
+(define (aliases->device-tuple aliases)
+  "Traverse ALIASES, a list of module aliases, and search for
+\"char-major-M-N\", \"block-major-M-N\", or \"devname:\" aliases.  When they
+are found, return a tuple (DEVNAME TYPE MAJOR MINOR), otherwise return #f."
+  (define (char/block-major? alias)
+    (or (string-prefix? "char-major-" alias)
+        (string-prefix? "block-major-" alias)))
+
+  (define (char/block-major->tuple alias)
+    (match (string-tokenize alias %not-dash)
+      ((type "major" (= string->number major) (= string->number minor))
+       (list (match type
+               ("char" "c")
+               ("block" "b"))
+             major minor))))
+
+  (let* ((devname     (any (lambda (alias)
+                             (and (string-prefix? "devname:" alias)
+                                  (string-drop alias 8)))
+                           aliases))
+         (major/minor (match (find char/block-major? aliases)
+                        (#f #f)
+                        (str (char/block-major->tuple str)))))
+    (and devname major/minor
+         (cons devname major/minor))))
+
+(define %not-dash
+  (char-set-complement (char-set #\-)))
+
+(define (write-module-device-database directory)
+  "Traverse the '.ko[.gz|.xz]' files in DIRECTORY and create the corresponding
+'modules.devname' file.  This file contains information about modules that can
+be loaded on-demand, such as file system modules."
+  (define aliases
+    (filter-map (lambda (file)
+                  (match (aliases->device-tuple (module-aliases file))
+                    (#f #f)
+                    (tuple (cons (file-name->module-name file) tuple))))
+                (find-files directory module-regex)))
+
+  (call-with-output-file (string-append directory "/modules.devname")
+    (lambda (port)
+      (display "# Device nodes to trigger on-demand module loading.\n" port)
+      (for-each (match-lambda
+                  ((module devname type major minor)
+                   (format port "~a ~a ~a~a:~a~%"
+                           module devname type major minor)))
+                aliases))))
+
+(define (depmod version directory)
+  "Given an (existing) DIRECTORY, invoke depmod on it for
+kernel version VERSION."
+  (let ((destination-directory (string-append directory "/lib/modules/"
+                                              version))
+        ;; Note: "System.map" is an input file.
+        (maps-file (string-append directory "/System.map"))
+        ;; Note: "Module.symvers" is an input file.
+        (symvers-file (string-append directory "/Module.symvers")))
+    ;; These files will be regenerated by depmod below.
+    (for-each (lambda (basename)
+                (when (and (string-prefix? "modules." basename)
+                           ;; Note: "modules.builtin" is an input file.
+                           (not (string=? "modules.builtin" basename))
+                           ;; Note: "modules.order" is an input file.
+                           (not (string=? "modules.order" basename)))
+                  (delete-file (string-append destination-directory "/"
+                                              basename))))
+              (scandir destination-directory))
+    (invoke "depmod"
+            "-e" ; Report symbols that aren't supplied
+            ;"-w" ; Warn on duplicates
+            "-b" directory
+            "-F" maps-file
+            ;"-E" symvers-file ; using both "-E" and "-F" is not possible.
+            version)))
+
+(define (make-linux-module-directory inputs version output)
+  "Create a new directory OUTPUT and ensure that the directory
+OUTPUT/lib/modules/VERSION can be used as a source of Linux
+kernel modules for the first kmod in PATH now to eventually
+load.  Take modules to put into OUTPUT from INPUTS.
+
+Right now that means it creates @code{modules.*.bin} which
+@command{modprobe} will use to find loadable modules."
+  (union-build output inputs #:create-all-directories? #t)
+  (depmod version output))
+
 ;;; linux-modules.scm ends here