drivers/block/loop.c

   1 /*
   2  *  linux/drivers/block/loop.c
   3  *
   4  *  Written by Theodore Ts'o, 3/29/93
   5  *
   6  * Copyright 1993 by Theodore Ts'o.  Redistribution of this file is
   7  * permitted under the GNU General Public License.
   8  *
   9  * DES encryption plus some minor changes by Werner Almesberger, 30-MAY-1993
  10  * more DES encryption plus IDEA encryption by Nicholas J. Leon, June 20, 1996
  11  *
  12  * Modularized and updated for 1.1.16 kernel - Mitch Dsouza 28th May 1994
  13  * Adapted for 1.3.59 kernel - Andries Brouwer, 1 Feb 1996
  14  *
  15  * Fixed do_loop_request() re-entrancy - Vincent.Renardias@waw.com Mar 20, 1997
  16  *
  17  * Added devfs support - Richard Gooch <rgooch@atnf.csiro.au> 16-Jan-1998
  18  *
  19  * Handle sparse backing files correctly - Kenn Humborg, Jun 28, 1998
  20  *
  21  * Loadable modules and other fixes by AK, 1998
  22  *
  23  * Make real block number available to downstream transfer functions, enables
  24  * CBC (and relatives) mode encryption requiring unique IVs per data block.
  25  * Reed H. Petty, rhp@draper.net
  26  *
  27  * Maximum number of loop devices now dynamic via max_loop module parameter.
  28  * Russell Kroll <rkroll@exploits.org> 19990701
  29  *
  30  * Maximum number of loop devices when compiled-in now selectable by passing
  31  * max_loop=<1-255> to the kernel on boot.
  32  * Erik I. Bolsø, <eriki@himolde.no>, Oct 31, 1999
  33  *
  34  * Completely rewrite request handling to be make_request_fn style and
  35  * non blocking, pushing work to a helper thread. Lots of fixes from
  36  * Al Viro too.
  37  * Jens Axboe <axboe@suse.de>, Nov 2000
  38  *
  39  * Support up to 256 loop devices
  40  * Heinz Mauelshagen <mge@sistina.com>, Feb 2002
  41  *
  42  * Support for falling back on the write file operation when the address space
  43  * operations write_begin is not available on the backing filesystem.
  44  * Anton Altaparmakov, 16 Feb 2005
  45  *
  46  * Still To Fix:
  47  * - Advisory locking is ignored here.
  48  * - Should use an own CAP_* category instead of CAP_SYS_ADMIN
  49  *
  50  */
  51
  52 #include <linux/module.h>
  53 #include <linux/moduleparam.h>
  54 #include <linux/sched.h>
  55 #include <linux/fs.h>
  56 #include <linux/file.h>
  57 #include <linux/stat.h>
  58 #include <linux/errno.h>
  59 #include <linux/major.h>
  60 #include <linux/wait.h>
  61 #include <linux/blkdev.h>
  62 #include <linux/blkpg.h>
  63 #include <linux/init.h>
  64 #include <linux/swap.h>
  65 #include <linux/slab.h>
  66 #include <linux/compat.h>
  67 #include <linux/suspend.h>
  68 #include <linux/freezer.h>
  69 #include <linux/mutex.h>
  70 #include <linux/writeback.h>
  71 #include <linux/completion.h>
  72 #include <linux/highmem.h>
  73 #include <linux/kthread.h>
  74 #include <linux/splice.h>
  75 #include <linux/sysfs.h>
  76 #include <linux/miscdevice.h>
  77 #include <linux/falloc.h>
  78 #include <linux/uio.h>
  79 #include <linux/ioprio.h>
  80
  81 #include "loop.h"
  82
  83 #include <linux/uaccess.h>
  84
  85 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  86 static DEFINE_MUTEX(loop_index_mutex);
  87
  88 static int max_part;
  89 static int part_shift;
  90
  91 static int transfer_xor(struct loop_device *lo, int cmd,
  92                         struct page *raw_page, unsigned raw_off,
  93                         struct page *loop_page, unsigned loop_off,
  94                         int size, sector_t real_block)
  95 {
  96         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page) + raw_off;
  97         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page) + loop_off;
  98         char *in, *out, *key;
  99         int i, keysize;
 100
 101         if (cmd == READ) {
 102                 in = raw_buf;
 103                 out = loop_buf;
 104         } else {
 105                 in = loop_buf;
 106                 out = raw_buf;
 107         }
 108
 109         key = lo->lo_encrypt_key;
 110         keysize = lo->lo_encrypt_key_size;
 111         for (i = 0; i < size; i++)
 112                 *out++ = *in++ ^ key[(i & 511) % keysize];
 113
 114         kunmap_atomic(loop_buf);
 115         kunmap_atomic(raw_buf);
 116         cond_resched();
 117         return 0;
 118 }
 119
 120 static int xor_init(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
 121 {
 122         if (unlikely(info->lo_encrypt_key_size <= 0))
 123                 return -EINVAL;
 124         return 0;
 125 }
 126
 127 static struct loop_func_table none_funcs = {
 128         .number = LO_CRYPT_NONE,
 129 };
 130
 131 static struct loop_func_table xor_funcs = {
 132         .number = LO_CRYPT_XOR,
 133         .transfer = transfer_xor,
 134         .init = xor_init
 135 };
 136
 137 /* xfer_funcs[0] is special - its release function is never called */
 138 static struct loop_func_table *xfer_funcs[MAX_LO_CRYPT] = {
 139         &none_funcs,
 140         &xor_funcs
 141 };
 142
 143 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 144 {
 145         loff_t loopsize;
 146
 147         /* Compute loopsize in bytes */
 148         loopsize = i_size_read(file->f_mapping->host);
 149         if (offset > 0)
 150                 loopsize -= offset;
 151         /* offset is beyond i_size, weird but possible */
 152         if (loopsize < 0)
 153                 return 0;
 154
 155         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 156                 loopsize = sizelimit;
 157         /*
 158          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 159          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 160          */
 161         return loopsize >> 9;
 162 }
 163
 164 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 165 {
 166         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 167 }
 168
 169 static void __loop_update_dio(struct loop_device *lo, bool dio)
 170 {
 171         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 172         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 173         struct inode *inode = mapping->host;
 174         unsigned short sb_bsize = 0;
 175         unsigned dio_align = 0;
 176         bool use_dio;
 177
 178         if (inode->i_sb->s_bdev) {
 179                 sb_bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
 180                 dio_align = sb_bsize - 1;
 181         }
 182
 183         /*
 184          * We support direct I/O only if lo_offset is aligned with the
 185          * logical I/O size of backing device, and the logical block
 186          * size of loop is bigger than the backing device's and the loop
 187          * needn't transform transfer.
 188          *
 189          * TODO: the above condition may be loosed in the future, and
 190          * direct I/O may be switched runtime at that time because most
 191          * of requests in sane applications should be PAGE_SIZE aligned
 192          */
 193         if (dio) {
 194                 if (queue_logical_block_size(lo->lo_queue) >= sb_bsize &&
 195                                 !(lo->lo_offset & dio_align) &&
 196                                 mapping->a_ops->direct_IO &&
 197                                 !lo->transfer)
 198                         use_dio = true;
 199                 else
 200                         use_dio = false;
 201         } else {
 202                 use_dio = false;
 203         }
 204
 205         if (lo->use_dio == use_dio)
 206                 return;
 207
 208         /* flush dirty pages before changing direct IO */
 209         vfs_fsync(file, 0);
 210
 211         /*
 212          * The flag of LO_FLAGS_DIRECT_IO is handled similarly with
 213          * LO_FLAGS_READ_ONLY, both are set from kernel, and losetup
 214          * will get updated by ioctl(LOOP_GET_STATUS)
 215          */
 216         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 217         lo->use_dio = use_dio;
 218         if (use_dio) {
 219                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 220                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 221         } else {
 222                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 223                 lo->lo_flags &= ~LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 224         }
 225         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 226 }
 227
 228 static int
 229 figure_loop_size(struct loop_device *lo, loff_t offset, loff_t sizelimit)
 230 {
 231         loff_t size = get_size(offset, sizelimit, lo->lo_backing_file);
 232         sector_t x = (sector_t)size;
 233         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 234
 235         if (unlikely((loff_t)x != size))
 236                 return -EFBIG;
 237         if (lo->lo_offset != offset)
 238                 lo->lo_offset = offset;
 239         if (lo->lo_sizelimit != sizelimit)
 240                 lo->lo_sizelimit = sizelimit;
 241         set_capacity(lo->lo_disk, x);
 242         bd_set_size(bdev, (loff_t)get_capacity(bdev->bd_disk) << 9);
 243         /* let user-space know about the new size */
 244         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 245         return 0;
 246 }
 247
 248 static inline int
 249 lo_do_transfer(struct loop_device *lo, int cmd,
 250                struct page *rpage, unsigned roffs,
 251                struct page *lpage, unsigned loffs,
 252                int size, sector_t rblock)
 253 {
 254         int ret;
 255
 256         ret = lo->transfer(lo, cmd, rpage, roffs, lpage, loffs, size, rblock);
 257         if (likely(!ret))
 258                 return 0;
 259
 260         printk_ratelimited(KERN_ERR
 261                 "loop: Transfer error at byte offset %llu, length %i.\n",
 262                 (unsigned long long)rblock << 9, size);
 263         return ret;
 264 }
 265
 266 static int lo_write_bvec(struct file *file, struct bio_vec *bvec, loff_t *ppos)
 267 {
 268         struct iov_iter i;
 269         ssize_t bw;
 270
 271         iov_iter_bvec(&i, ITER_BVEC | WRITE, bvec, 1, bvec->bv_len);
 272
 273         file_start_write(file);
 274         bw = vfs_iter_write(file, &i, ppos, 0);
 275         file_end_write(file);
 276
 277         if (likely(bw ==  bvec->bv_len))
 278                 return 0;
 279
 280         printk_ratelimited(KERN_ERR
 281                 "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 282                 (unsigned long long)*ppos, bvec->bv_len);
 283         if (bw >= 0)
 284                 bw = -EIO;
 285         return bw;
 286 }
 287
 288 static int lo_write_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 289                 loff_t pos)
 290 {
 291         struct bio_vec bvec;
 292         struct req_iterator iter;
 293         int ret = 0;
 294
 295         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 296                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &bvec, &pos);
 297                 if (ret < 0)
 298                         break;
 299                 cond_resched();
 300         }
 301
 302         return ret;
 303 }
 304
 305 /*
 306  * This is the slow, transforming version that needs to double buffer the
 307  * data as it cannot do the transformations in place without having direct
 308  * access to the destination pages of the backing file.
 309  */
 310 static int lo_write_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 311                 loff_t pos)
 312 {
 313         struct bio_vec bvec, b;
 314         struct req_iterator iter;
 315         struct page *page;
 316         int ret = 0;
 317
 318         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 319         if (unlikely(!page))
 320                 return -ENOMEM;
 321
 322         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 323                 ret = lo_do_transfer(lo, WRITE, page, 0, bvec.bv_page,
 324                         bvec.bv_offset, bvec.bv_len, pos >> 9);
 325                 if (unlikely(ret))
 326                         break;
 327
 328                 b.bv_page = page;
 329                 b.bv_offset = 0;
 330                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 331                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &b, &pos);
 332                 if (ret < 0)
 333                         break;
 334         }
 335
 336         __free_page(page);
 337         return ret;
 338 }
 339
 340 static int lo_read_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 341                 loff_t pos)
 342 {
 343         struct bio_vec bvec;
 344         struct req_iterator iter;
 345         struct iov_iter i;
 346         ssize_t len;
 347
 348         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 349                 iov_iter_bvec(&i, ITER_BVEC, &bvec, 1, bvec.bv_len);
 350                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 351                 if (len < 0)
 352                         return len;
 353
 354                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 355
 356                 if (len != bvec.bv_len) {
 357                         struct bio *bio;
 358
 359                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 360                                 zero_fill_bio(bio);
 361                         break;
 362                 }
 363                 cond_resched();
 364         }
 365
 366         return 0;
 367 }
 368
 369 static int lo_read_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 370                 loff_t pos)
 371 {
 372         struct bio_vec bvec, b;
 373         struct req_iterator iter;
 374         struct iov_iter i;
 375         struct page *page;
 376         ssize_t len;
 377         int ret = 0;
 378
 379         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 380         if (unlikely(!page))
 381                 return -ENOMEM;
 382
 383         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 384                 loff_t offset = pos;
 385
 386                 b.bv_page = page;
 387                 b.bv_offset = 0;
 388                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 389
 390                 iov_iter_bvec(&i, ITER_BVEC, &b, 1, b.bv_len);
 391                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 392                 if (len < 0) {
 393                         ret = len;
 394                         goto out_free_page;
 395                 }
 396
 397                 ret = lo_do_transfer(lo, READ, page, 0, bvec.bv_page,
 398                         bvec.bv_offset, len, offset >> 9);
 399                 if (ret)
 400                         goto out_free_page;
 401
 402                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 403
 404                 if (len != bvec.bv_len) {
 405                         struct bio *bio;
 406
 407                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 408                                 zero_fill_bio(bio);
 409                         break;
 410                 }
 411         }
 412
 413         ret = 0;
 414 out_free_page:
 415         __free_page(page);
 416         return ret;
 417 }
 418
 419 static int lo_discard(struct loop_device *lo, struct request *rq, loff_t pos)
 420 {
 421         /*
 422          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 423          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 424          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 425          * useful information.
 426          */
 427         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 428         int mode = FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 429         int ret;
 430
 431         if ((!file->f_op->fallocate) || lo->lo_encrypt_key_size) {
 432                 ret = -EOPNOTSUPP;
 433                 goto out;
 434         }
 435
 436         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos, blk_rq_bytes(rq));
 437         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL && ret != -EOPNOTSUPP))
 438                 ret = -EIO;
 439  out:
 440         return ret;
 441 }
 442
 443 static int lo_req_flush(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 444 {
 445         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 446         int ret = vfs_fsync(file, 0);
 447         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 448                 ret = -EIO;
 449
 450         return ret;
 451 }
 452
 453 static void lo_complete_rq(struct request *rq)
 454 {
 455         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 456         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
 457
 458         if (!cmd->use_aio || cmd->ret < 0 || cmd->ret == blk_rq_bytes(rq) ||
 459             req_op(rq) != REQ_OP_READ) {
 460                 if (cmd->ret < 0)
 461                         ret = BLK_STS_IOERR;
 462                 goto end_io;
 463         }
 464
 465         /*
 466          * Short READ - if we got some data, advance our request and
 467          * retry it. If we got no data, end the rest with EIO.
 468          */
 469         if (cmd->ret) {
 470                 blk_update_request(rq, BLK_STS_OK, cmd->ret);
 471                 cmd->ret = 0;
 472                 blk_mq_requeue_request(rq, true);
 473         } else {
 474                 if (cmd->use_aio) {
 475                         struct bio *bio = rq->bio;
 476
 477                         while (bio) {
 478                                 zero_fill_bio(bio);
 479                                 bio = bio->bi_next;
 480                         }
 481                 }
 482                 ret = BLK_STS_IOERR;
 483 end_io:
 484                 blk_mq_end_request(rq, ret);
 485         }
 486 }
 487
 488 static void lo_rw_aio_do_completion(struct loop_cmd *cmd)
 489 {
 490         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 491
 492         if (!atomic_dec_and_test(&cmd->ref))
 493                 return;
 494         kfree(cmd->bvec);
 495         cmd->bvec = NULL;
 496         blk_mq_complete_request(rq);
 497 }
 498
 499 static void lo_rw_aio_complete(struct kiocb *iocb, long ret, long ret2)
 500 {
 501         struct loop_cmd *cmd = container_of(iocb, struct loop_cmd, iocb);
 502
 503         if (cmd->css)
 504                 css_put(cmd->css);
 505         cmd->ret = ret;
 506         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 507 }
 508
 509 static int lo_rw_aio(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd,
 510                      loff_t pos, bool rw)
 511 {
 512         struct iov_iter iter;
 513         struct bio_vec *bvec;
 514         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 515         struct bio *bio = rq->bio;
 516         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 517         unsigned int offset;
 518         int segments = 0;
 519         int ret;
 520
 521         if (rq->bio != rq->biotail) {
 522                 struct req_iterator iter;
 523                 struct bio_vec tmp;
 524
 525                 __rq_for_each_bio(bio, rq)
 526                         segments += bio_segments(bio);
 527                 bvec = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * segments, GFP_NOIO);
 528                 if (!bvec)
 529                         return -EIO;
 530                 cmd->bvec = bvec;
 531
 532                 /*
 533                  * The bios of the request may be started from the middle of
 534                  * the 'bvec' because of bio splitting, so we can't directly
 535                  * copy bio->bi_iov_vec to new bvec. The rq_for_each_segment
 536                  * API will take care of all details for us.
 537                  */
 538                 rq_for_each_segment(tmp, rq, iter) {
 539                         *bvec = tmp;
 540                         bvec++;
 541                 }
 542                 bvec = cmd->bvec;
 543                 offset = 0;
 544         } else {
 545                 /*
 546                  * Same here, this bio may be started from the middle of the
 547                  * 'bvec' because of bio splitting, so offset from the bvec
 548                  * must be passed to iov iterator
 549                  */
 550                 offset = bio->bi_iter.bi_bvec_done;
 551                 bvec = __bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
 552                 segments = bio_segments(bio);
 553         }
 554         atomic_set(&cmd->ref, 2);
 555
 556         iov_iter_bvec(&iter, ITER_BVEC | rw, bvec,
 557                       segments, blk_rq_bytes(rq));
 558         iter.iov_offset = offset;
 559
 560         cmd->iocb.ki_pos = pos;
 561         cmd->iocb.ki_filp = file;
 562         cmd->iocb.ki_complete = lo_rw_aio_complete;
 563         cmd->iocb.ki_flags = IOCB_DIRECT;
 564         cmd->iocb.ki_ioprio = IOPRIO_PRIO_VALUE(IOPRIO_CLASS_NONE, 0);
 565         if (cmd->css)
 566                 kthread_associate_blkcg(cmd->css);
 567
 568         if (rw == WRITE)
 569                 ret = call_write_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 570         else
 571                 ret = call_read_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 572
 573         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 574         kthread_associate_blkcg(NULL);
 575
 576         if (ret != -EIOCBQUEUED)
 577                 cmd->iocb.ki_complete(&cmd->iocb, ret, 0);
 578         return 0;
 579 }
 580
 581 static int do_req_filebacked(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 582 {
 583         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 584         loff_t pos = ((loff_t) blk_rq_pos(rq) << 9) + lo->lo_offset;
 585
 586         /*
 587          * lo_write_simple and lo_read_simple should have been covered
 588          * by io submit style function like lo_rw_aio(), one blocker
 589          * is that lo_read_simple() need to call flush_dcache_page after
 590          * the page is written from kernel, and it isn't easy to handle
 591          * this in io submit style function which submits all segments
 592          * of the req at one time. And direct read IO doesn't need to
 593          * run flush_dcache_page().
 594          */
 595         switch (req_op(rq)) {
 596         case REQ_OP_FLUSH:
 597                 return lo_req_flush(lo, rq);
 598         case REQ_OP_DISCARD:
 599         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 600                 return lo_discard(lo, rq, pos);
 601         case REQ_OP_WRITE:
 602                 if (lo->transfer)
 603                         return lo_write_transfer(lo, rq, pos);
 604                 else if (cmd->use_aio)
 605                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, WRITE);
 606                 else
 607                         return lo_write_simple(lo, rq, pos);
 608         case REQ_OP_READ:
 609                 if (lo->transfer)
 610                         return lo_read_transfer(lo, rq, pos);
 611                 else if (cmd->use_aio)
 612                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, READ);
 613                 else
 614                         return lo_read_simple(lo, rq, pos);
 615         default:
 616                 WARN_ON_ONCE(1);
 617                 return -EIO;
 618                 break;
 619         }
 620 }
 621
 622 static inline void loop_update_dio(struct loop_device *lo)
 623 {
 624         __loop_update_dio(lo, io_is_direct(lo->lo_backing_file) |
 625                         lo->use_dio);
 626 }
 627
 628 static void loop_reread_partitions(struct loop_device *lo,
 629                                    struct block_device *bdev)
 630 {
 631         int rc;
 632
 633         /*
 634          * bd_mutex has been held already in release path, so don't
 635          * acquire it if this function is called in such case.
 636          *
 637          * If the reread partition isn't from release path, lo_refcnt
 638          * must be at least one and it can only become zero when the
 639          * current holder is released.
 640          */
 641         if (!atomic_read(&lo->lo_refcnt))
 642                 rc = __blkdev_reread_part(bdev);
 643         else
 644                 rc = blkdev_reread_part(bdev);
 645         if (rc)
 646                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d (%s) failed (rc=%d)\n",
 647                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name, rc);
 648 }
 649
 650 /*
 651  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 652  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 653  * the original file and in High Availability environments to switch to
 654  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 655  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 656  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 657  */
 658 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 659                           unsigned int arg)
 660 {
 661         struct file     *file, *old_file;
 662         struct inode    *inode;
 663         int             error;
 664
 665         error = -ENXIO;
 666         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 667                 goto out;
 668
 669         /* the loop device has to be read-only */
 670         error = -EINVAL;
 671         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 672                 goto out;
 673
 674         error = -EBADF;
 675         file = fget(arg);
 676         if (!file)
 677                 goto out;
 678
 679         inode = file->f_mapping->host;
 680         old_file = lo->lo_backing_file;
 681
 682         error = -EINVAL;
 683
 684         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 685                 goto out_putf;
 686
 687         /* size of the new backing store needs to be the same */
 688         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 689                 goto out_putf;
 690
 691         /* and ... switch */
 692         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 693         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 694         lo->lo_backing_file = file;
 695         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(file->f_mapping);
 696         mapping_set_gfp_mask(file->f_mapping,
 697                              lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 698         loop_update_dio(lo);
 699         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 700
 701         fput(old_file);
 702         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)
 703                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 704         return 0;
 705
 706  out_putf:
 707         fput(file);
 708  out:
 709         return error;
 710 }
 711
 712 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 713 {
 714         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 715
 716         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && MAJOR(i->i_rdev) == LOOP_MAJOR;
 717 }
 718
 719 /* loop sysfs attributes */
 720
 721 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 722                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 723 {
 724         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 725         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 726
 727         return callback(lo, page);
 728 }
 729
 730 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 731 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 732 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 733                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 734 {                                                                       \
 735         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 736 }                                                                       \
 737 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 738         __ATTR(_name, 0444, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 739
 740 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 741 {
 742         ssize_t ret;
 743         char *p = NULL;
 744
 745         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 746         if (lo->lo_backing_file)
 747                 p = file_path(lo->lo_backing_file, buf, PAGE_SIZE - 1);
 748         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 749
 750         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 751                 ret = PTR_ERR(p);
 752         else {
 753                 ret = strlen(p);
 754                 memmove(buf, p, ret);
 755                 buf[ret++] = '\n';
 756                 buf[ret] = 0;
 757         }
 758
 759         return ret;
 760 }
 761
 762 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 763 {
 764         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 765 }
 766
 767 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 768 {
 769         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 770 }
 771
 772 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 773 {
 774         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 775
 776         return sprintf(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 777 }
 778
 779 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 780 {
 781         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 782
 783         return sprintf(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 784 }
 785
 786 static ssize_t loop_attr_dio_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 787 {
 788         int dio = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO);
 789
 790         return sprintf(buf, "%s\n", dio ? "1" : "0");
 791 }
 792
 793 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 794 LOOP_ATTR_RO(offset);
 795 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 796 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 797 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 798 LOOP_ATTR_RO(dio);
 799
 800 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 801         &loop_attr_backing_file.attr,
 802         &loop_attr_offset.attr,
 803         &loop_attr_sizelimit.attr,
 804         &loop_attr_autoclear.attr,
 805         &loop_attr_partscan.attr,
 806         &loop_attr_dio.attr,
 807         NULL,
 808 };
 809
 810 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 811         .name = "loop",
 812         .attrs= loop_attrs,
 813 };
 814
 815 static void loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 816 {
 817         lo->sysfs_inited = !sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 818                                                 &loop_attribute_group);
 819 }
 820
 821 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 822 {
 823         if (lo->sysfs_inited)
 824                 sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 825                                    &loop_attribute_group);
 826 }
 827
 828 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 829 {
 830         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 831         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 832         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 833
 834         /*
 835          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 836          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 837          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 838          * useful information.
 839          */
 840         if ((!file->f_op->fallocate) ||
 841             lo->lo_encrypt_key_size) {
 842                 q->limits.discard_granularity = 0;
 843                 q->limits.discard_alignment = 0;
 844                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 845                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 846                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 847                 return;
 848         }
 849
 850         q->limits.discard_granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 851         q->limits.discard_alignment = 0;
 852
 853         blk_queue_max_discard_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 854         blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 855         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 856 }
 857
 858 static void loop_unprepare_queue(struct loop_device *lo)
 859 {
 860         kthread_flush_worker(&lo->worker);
 861         kthread_stop(lo->worker_task);
 862 }
 863
 864 static int loop_kthread_worker_fn(void *worker_ptr)
 865 {
 866         current->flags |= PF_LESS_THROTTLE;
 867         return kthread_worker_fn(worker_ptr);
 868 }
 869
 870 static int loop_prepare_queue(struct loop_device *lo)
 871 {
 872         kthread_init_worker(&lo->worker);
 873         lo->worker_task = kthread_run(loop_kthread_worker_fn,
 874                         &lo->worker, "loop%d", lo->lo_number);
 875         if (IS_ERR(lo->worker_task))
 876                 return -ENOMEM;
 877         set_user_nice(lo->worker_task, MIN_NICE);
 878         return 0;
 879 }
 880
 881 static int loop_set_fd(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 882                        struct block_device *bdev, unsigned int arg)
 883 {
 884         struct file     *file, *f;
 885         struct inode    *inode;
 886         struct address_space *mapping;
 887         int             lo_flags = 0;
 888         int             error;
 889         loff_t          size;
 890
 891         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 892         __module_get(THIS_MODULE);
 893
 894         error = -EBADF;
 895         file = fget(arg);
 896         if (!file)
 897                 goto out;
 898
 899         error = -EBUSY;
 900         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
 901                 goto out_putf;
 902
 903         /* Avoid recursion */
 904         f = file;
 905         while (is_loop_device(f)) {
 906                 struct loop_device *l;
 907
 908                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 909                         goto out_putf;
 910
 911                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 912                 if (l->lo_state == Lo_unbound) {
 913                         error = -EINVAL;
 914                         goto out_putf;
 915                 }
 916                 f = l->lo_backing_file;
 917         }
 918
 919         mapping = file->f_mapping;
 920         inode = mapping->host;
 921
 922         error = -EINVAL;
 923         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 924                 goto out_putf;
 925
 926         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
 927             !file->f_op->write_iter)
 928                 lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
 929
 930         error = -EFBIG;
 931         size = get_loop_size(lo, file);
 932         if ((loff_t)(sector_t)size != size)
 933                 goto out_putf;
 934         error = loop_prepare_queue(lo);
 935         if (error)
 936                 goto out_putf;
 937
 938         error = 0;
 939
 940         set_device_ro(bdev, (lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
 941
 942         lo->use_dio = false;
 943         lo->lo_device = bdev;
 944         lo->lo_flags = lo_flags;
 945         lo->lo_backing_file = file;
 946         lo->transfer = NULL;
 947         lo->ioctl = NULL;
 948         lo->lo_sizelimit = 0;
 949         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 950         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 951
 952         if (!(lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
 953                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
 954
 955         loop_update_dio(lo);
 956         set_capacity(lo->lo_disk, size);
 957         bd_set_size(bdev, size << 9);
 958         loop_sysfs_init(lo);
 959         /* let user-space know about the new size */
 960         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 961
 962         set_blocksize(bdev, S_ISBLK(inode->i_mode) ?
 963                       block_size(inode->i_bdev) : PAGE_SIZE);
 964
 965         lo->lo_state = Lo_bound;
 966         if (part_shift)
 967                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
 968         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)
 969                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 970
 971         /* Grab the block_device to prevent its destruction after we
 972          * put /dev/loopXX inode. Later in loop_clr_fd() we bdput(bdev).
 973          */
 974         bdgrab(bdev);
 975         return 0;
 976
 977  out_putf:
 978         fput(file);
 979  out:
 980         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
 981         module_put(THIS_MODULE);
 982         return error;
 983 }
 984
 985 static int
 986 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
 987 {
 988         int err = 0;
 989         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
 990
 991         if (xfer) {
 992                 if (xfer->release)
 993                         err = xfer->release(lo);
 994                 lo->transfer = NULL;
 995                 lo->lo_encryption = NULL;
 996                 module_put(xfer->owner);
 997         }
 998         return err;
 999 }
1000
1001 static int
1002 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
1003                const struct loop_info64 *i)
1004 {
1005         int err = 0;
1006
1007         if (xfer) {
1008                 struct module *owner = xfer->owner;
1009
1010                 if (!try_module_get(owner))
1011                         return -EINVAL;
1012                 if (xfer->init)
1013                         err = xfer->init(lo, i);
1014                 if (err)
1015                         module_put(owner);
1016                 else
1017                         lo->lo_encryption = xfer;
1018         }
1019         return err;
1020 }
1021
1022 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1023 {
1024         struct file *filp = lo->lo_backing_file;
1025         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1026         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1027
1028         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1029                 return -ENXIO;
1030
1031         /*
1032          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1033          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1034          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1035          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1036          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1037          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1038          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1039          * command to fail with EBUSY.
1040          */
1041         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1042                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1043                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1044                 return 0;
1045         }
1046
1047         if (filp == NULL)
1048                 return -EINVAL;
1049
1050         /* freeze request queue during the transition */
1051         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1052
1053         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1054         lo->lo_state = Lo_rundown;
1055         lo->lo_backing_file = NULL;
1056         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1057
1058         loop_release_xfer(lo);
1059         lo->transfer = NULL;
1060         lo->ioctl = NULL;
1061         lo->lo_device = NULL;
1062         lo->lo_encryption = NULL;
1063         lo->lo_offset = 0;
1064         lo->lo_sizelimit = 0;
1065         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1066         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1067         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1068         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1069         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1070         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1071         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, 512);
1072         if (bdev) {
1073                 bdput(bdev);
1074                 invalidate_bdev(bdev);
1075                 bdev->bd_inode->i_mapping->wb_err = 0;
1076         }
1077         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1078         loop_sysfs_exit(lo);
1079         if (bdev) {
1080                 bd_set_size(bdev, 0);
1081                 /* let user-space know about this change */
1082                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1083         }
1084         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1085         lo->lo_state = Lo_unbound;
1086         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1087         module_put(THIS_MODULE);
1088         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1089
1090         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev)
1091                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1092         lo->lo_flags = 0;
1093         if (!part_shift)
1094                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1095         loop_unprepare_queue(lo);
1096         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1097         /*
1098          * Need not hold lo_ctl_mutex to fput backing file.
1099          * Calling fput holding lo_ctl_mutex triggers a circular
1100          * lock dependency possibility warning as fput can take
1101          * bd_mutex which is usually taken before lo_ctl_mutex.
1102          */
1103         fput(filp);
1104         return 0;
1105 }
1106
1107 static int
1108 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1109 {
1110         int err;
1111         struct loop_func_table *xfer;
1112         kuid_t uid = current_uid();
1113
1114         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1115             !uid_eq(lo->lo_key_owner, uid) &&
1116             !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1117                 return -EPERM;
1118         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1119                 return -ENXIO;
1120         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE)
1121                 return -EINVAL;
1122
1123         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1124         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1125
1126         err = loop_release_xfer(lo);
1127         if (err)
1128                 goto exit;
1129
1130         if (info->lo_encrypt_type) {
1131                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1132
1133                 if (type >= MAX_LO_CRYPT) {
1134                         err = -EINVAL;
1135                         goto exit;
1136                 }
1137                 xfer = xfer_funcs[type];
1138                 if (xfer == NULL) {
1139                         err = -EINVAL;
1140                         goto exit;
1141                 }
1142         } else
1143                 xfer = NULL;
1144
1145         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1146         if (err)
1147                 goto exit;
1148
1149         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1150             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1151                 if (figure_loop_size(lo, info->lo_offset, info->lo_sizelimit)) {
1152                         err = -EFBIG;
1153                         goto exit;
1154                 }
1155         }
1156
1157         loop_config_discard(lo);
1158
1159         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1160         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1161         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1162         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1163
1164         if (!xfer)
1165                 xfer = &none_funcs;
1166         lo->transfer = xfer->transfer;
1167         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1168
1169         if ((lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) !=
1170              (info->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR))
1171                 lo->lo_flags ^= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1172
1173         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1174         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1175         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1176         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1177                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1178                        info->lo_encrypt_key_size);
1179                 lo->lo_key_owner = uid;
1180         }
1181
1182         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1183         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1184
1185  exit:
1186         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1187
1188         if (!err && (info->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1189              !(lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1190                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1191                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1192                 loop_reread_partitions(lo, lo->lo_device);
1193         }
1194
1195         return err;
1196 }
1197
1198 static int
1199 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1200 {
1201         struct file *file;
1202         struct kstat stat;
1203         int ret;
1204
1205         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1206                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1207                 return -ENXIO;
1208         }
1209
1210         memset(info, 0, sizeof(*info));
1211         info->lo_number = lo->lo_number;
1212         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1213         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1214         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1215         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1216         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1217         info->lo_encrypt_type =
1218                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1219         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1220                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1221                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1222                        lo->lo_encrypt_key_size);
1223         }
1224
1225         /* Drop lo_ctl_mutex while we call into the filesystem. */
1226         file = get_file(lo->lo_backing_file);
1227         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1228         ret = vfs_getattr(&file->f_path, &stat, STATX_INO,
1229                           AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1230         if (!ret) {
1231                 info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1232                 info->lo_inode = stat.ino;
1233                 info->lo_rdevice = huge_encode_dev(stat.rdev);
1234         }
1235         fput(file);
1236         return ret;
1237 }
1238
1239 static void
1240 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1241 {
1242         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1243         info64->lo_number = info->lo_number;
1244         info64->lo_device = info->lo_device;
1245         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1246         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1247         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1248         info64->lo_sizelimit = 0;
1249         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1250         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1251         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1252         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1253         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1254         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1255                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1256         else
1257                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1258         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1259 }
1260
1261 static int
1262 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1263 {
1264         memset(info, 0, sizeof(*info));
1265         info->lo_number = info64->lo_number;
1266         info->lo_device = info64->lo_device;
1267         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1268         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1269         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1270         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1271         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1272         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1273         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1274         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1275         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1276                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1277         else
1278                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1279         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1280
1281         /* error in case values were truncated */
1282         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1283             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1284             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1285             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1286                 return -EOVERFLOW;
1287
1288         return 0;
1289 }
1290
1291 static int
1292 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1293 {
1294         struct loop_info info;
1295         struct loop_info64 info64;
1296
1297         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1298                 return -EFAULT;
1299         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1300         return loop_set_status(lo, &info64);
1301 }
1302
1303 static int
1304 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1305 {
1306         struct loop_info64 info64;
1307
1308         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1309                 return -EFAULT;
1310         return loop_set_status(lo, &info64);
1311 }
1312
1313 static int
1314 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1315         struct loop_info info;
1316         struct loop_info64 info64;
1317         int err;
1318
1319         if (!arg) {
1320                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1321                 return -EINVAL;
1322         }
1323         err = loop_get_status(lo, &info64);
1324         if (!err)
1325                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1326         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1327                 err = -EFAULT;
1328
1329         return err;
1330 }
1331
1332 static int
1333 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1334         struct loop_info64 info64;
1335         int err;
1336
1337         if (!arg) {
1338                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1339                 return -EINVAL;
1340         }
1341         err = loop_get_status(lo, &info64);
1342         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1343                 err = -EFAULT;
1344
1345         return err;
1346 }
1347
1348 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1349 {
1350         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1351                 return -ENXIO;
1352
1353         return figure_loop_size(lo, lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit);
1354 }
1355
1356 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1357 {
1358         int error = -ENXIO;
1359         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1360                 goto out;
1361
1362         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1363         if (lo->use_dio == !!arg)
1364                 return 0;
1365         error = -EINVAL;
1366  out:
1367         return error;
1368 }
1369
1370 static int loop_set_block_size(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1371 {
1372         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1373                 return -ENXIO;
1374
1375         if (arg < 512 || arg > PAGE_SIZE || !is_power_of_2(arg))
1376                 return -EINVAL;
1377
1378         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1379
1380         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1381         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1382         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, arg);
1383         loop_update_dio(lo);
1384
1385         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1386
1387         return 0;
1388 }
1389
1390 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1391         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1392 {
1393         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1394         int err;
1395
1396         err = mutex_lock_killable_nested(&lo->lo_ctl_mutex, 1);
1397         if (err)
1398                 goto out_unlocked;
1399
1400         switch (cmd) {
1401         case LOOP_SET_FD:
1402                 err = loop_set_fd(lo, mode, bdev, arg);
1403                 break;
1404         case LOOP_CHANGE_FD:
1405                 err = loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1406                 break;
1407         case LOOP_CLR_FD:
1408                 /* loop_clr_fd would have unlocked lo_ctl_mutex on success */
1409                 err = loop_clr_fd(lo);
1410                 if (!err)
1411                         goto out_unlocked;
1412                 break;
1413         case LOOP_SET_STATUS:
1414                 err = -EPERM;
1415                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1416                         err = loop_set_status_old(lo,
1417                                         (struct loop_info __user *)arg);
1418                 break;
1419         case LOOP_GET_STATUS:
1420                 err = loop_get_status_old(lo, (struct loop_info __user *) arg);
1421                 /* loop_get_status() unlocks lo_ctl_mutex */
1422                 goto out_unlocked;
1423         case LOOP_SET_STATUS64:
1424                 err = -EPERM;
1425                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1426                         err = loop_set_status64(lo,
1427                                         (struct loop_info64 __user *) arg);
1428                 break;
1429         case LOOP_GET_STATUS64:
1430                 err = loop_get_status64(lo, (struct loop_info64 __user *) arg);
1431                 /* loop_get_status() unlocks lo_ctl_mutex */
1432                 goto out_unlocked;
1433         case LOOP_SET_CAPACITY:
1434                 err = -EPERM;
1435                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1436                         err = loop_set_capacity(lo);
1437                 break;
1438         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1439                 err = -EPERM;
1440                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1441                         err = loop_set_dio(lo, arg);
1442                 break;
1443         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1444                 err = -EPERM;
1445                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1446                         err = loop_set_block_size(lo, arg);
1447                 break;
1448         default:
1449                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1450         }
1451         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1452
1453 out_unlocked:
1454         return err;
1455 }
1456
1457 #ifdef CONFIG_COMPAT
1458 struct compat_loop_info {
1459         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1460         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1461         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1462         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1463         compat_int_t    lo_offset;
1464         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1465         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1466         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1467         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1468         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1469         compat_ulong_t  lo_init[2];
1470         char            reserved[4];
1471 };
1472
1473 /*
1474  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1475  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1476  */
1477 static noinline int
1478 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1479                         struct loop_info64 *info64)
1480 {
1481         struct compat_loop_info info;
1482
1483         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1484                 return -EFAULT;
1485
1486         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1487         info64->lo_number = info.lo_number;
1488         info64->lo_device = info.lo_device;
1489         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1490         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1491         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1492         info64->lo_sizelimit = 0;
1493         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1494         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1495         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1496         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1497         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1498         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1499                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1500         else
1501                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1502         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1503         return 0;
1504 }
1505
1506 /*
1507  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1508  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1509  */
1510 static noinline int
1511 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1512                       struct compat_loop_info __user *arg)
1513 {
1514         struct compat_loop_info info;
1515
1516         memset(&info, 0, sizeof(info));
1517         info.lo_number = info64->lo_number;
1518         info.lo_device = info64->lo_device;
1519         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1520         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1521         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1522         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1523         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1524         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1525         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1526         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1527         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1528                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1529         else
1530                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1531         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1532
1533         /* error in case values were truncated */
1534         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1535             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1536             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1537             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1538             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1539             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1540                 return -EOVERFLOW;
1541
1542         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1543                 return -EFAULT;
1544         return 0;
1545 }
1546
1547 static int
1548 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1549                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1550 {
1551         struct loop_info64 info64;
1552         int ret;
1553
1554         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1555         if (ret < 0)
1556                 return ret;
1557         return loop_set_status(lo, &info64);
1558 }
1559
1560 static int
1561 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1562                        struct compat_loop_info __user *arg)
1563 {
1564         struct loop_info64 info64;
1565         int err;
1566
1567         if (!arg) {
1568                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1569                 return -EINVAL;
1570         }
1571         err = loop_get_status(lo, &info64);
1572         if (!err)
1573                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1574         return err;
1575 }
1576
1577 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1578                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1579 {
1580         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1581         int err;
1582
1583         switch(cmd) {
1584         case LOOP_SET_STATUS:
1585                 err = mutex_lock_killable(&lo->lo_ctl_mutex);
1586                 if (!err) {
1587                         err = loop_set_status_compat(lo,
1588                                                      (const struct compat_loop_info __user *)arg);
1589                         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1590                 }
1591                 break;
1592         case LOOP_GET_STATUS:
1593                 err = mutex_lock_killable(&lo->lo_ctl_mutex);
1594                 if (!err) {
1595                         err = loop_get_status_compat(lo,
1596                                                      (struct compat_loop_info __user *)arg);
1597                         /* loop_get_status() unlocks lo_ctl_mutex */
1598                 }
1599                 break;
1600         case LOOP_SET_CAPACITY:
1601         case LOOP_CLR_FD:
1602         case LOOP_GET_STATUS64:
1603         case LOOP_SET_STATUS64:
1604                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1605         case LOOP_SET_FD:
1606         case LOOP_CHANGE_FD:
1607                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1608                 break;
1609         default:
1610                 err = -ENOIOCTLCMD;
1611                 break;
1612         }
1613         return err;
1614 }
1615 #endif
1616
1617 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1618 {
1619         struct loop_device *lo;
1620         int err = 0;
1621
1622         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1623         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1624         if (!lo) {
1625                 err = -ENXIO;
1626                 goto out;
1627         }
1628
1629         atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1630 out:
1631         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1632         return err;
1633 }
1634
1635 static void __lo_release(struct loop_device *lo)
1636 {
1637         int err;
1638
1639         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1640                 return;
1641
1642         mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1643         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1644                 /*
1645                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1646                  * and remove configuration after last close.
1647                  */
1648                 err = loop_clr_fd(lo);
1649                 if (!err)
1650                         return;
1651         } else if (lo->lo_state == Lo_bound) {
1652                 /*
1653                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1654                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1655                  */
1656                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1657                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1658         }
1659
1660         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1661 }
1662
1663 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1664 {
1665         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1666         __lo_release(disk->private_data);
1667         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1668 }
1669
1670 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1671         .owner =        THIS_MODULE,
1672         .open =         lo_open,
1673         .release =      lo_release,
1674         .ioctl =        lo_ioctl,
1675 #ifdef CONFIG_COMPAT
1676         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1677 #endif
1678 };
1679
1680 /*
1681  * And now the modules code and kernel interface.
1682  */
1683 static int max_loop;
1684 module_param(max_loop, int, 0444);
1685 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1686 module_param(max_part, int, 0444);
1687 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1688 MODULE_LICENSE("GPL");
1689 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1690
1691 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1692 {
1693         unsigned int n = funcs->number;
1694
1695         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1696                 return -EINVAL;
1697         xfer_funcs[n] = funcs;
1698         return 0;
1699 }
1700
1701 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1702 {
1703         struct loop_device *lo = ptr;
1704         struct loop_func_table *xfer = data;
1705
1706         mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1707         if (lo->lo_encryption == xfer)
1708                 loop_release_xfer(lo);
1709         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1710         return 0;
1711 }
1712
1713 int loop_unregister_transfer(int number)
1714 {
1715         unsigned int n = number;
1716         struct loop_func_table *xfer;
1717
1718         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1719                 return -EINVAL;
1720
1721         xfer_funcs[n] = NULL;
1722         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1723         return 0;
1724 }
1725
1726 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1727 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
1728
1729 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1730                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
1731 {
1732         struct request *rq = bd->rq;
1733         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1734         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1735
1736         blk_mq_start_request(rq);
1737
1738         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1739                 return BLK_STS_IOERR;
1740
1741         switch (req_op(rq)) {
1742         case REQ_OP_FLUSH:
1743         case REQ_OP_DISCARD:
1744         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1745                 cmd->use_aio = false;
1746                 break;
1747         default:
1748                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
1749                 break;
1750         }
1751
1752         /* always use the first bio's css */
1753 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1754         if (cmd->use_aio && rq->bio && rq->bio->bi_css) {
1755                 cmd->css = rq->bio->bi_css;
1756                 css_get(cmd->css);
1757         } else
1758 #endif
1759                 cmd->css = NULL;
1760         kthread_queue_work(&lo->worker, &cmd->work);
1761
1762         return BLK_STS_OK;
1763 }
1764
1765 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
1766 {
1767         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
1768         const bool write = op_is_write(req_op(rq));
1769         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1770         int ret = 0;
1771
1772         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
1773                 ret = -EIO;
1774                 goto failed;
1775         }
1776
1777         ret = do_req_filebacked(lo, rq);
1778  failed:
1779         /* complete non-aio request */
1780         if (!cmd->use_aio || ret) {
1781                 cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
1782                 blk_mq_complete_request(rq);
1783         }
1784 }
1785
1786 static void loop_queue_work(struct kthread_work *work)
1787 {
1788         struct loop_cmd *cmd =
1789                 container_of(work, struct loop_cmd, work);
1790
1791         loop_handle_cmd(cmd);
1792 }
1793
1794 static int loop_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
1795                 unsigned int hctx_idx, unsigned int numa_node)
1796 {
1797         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1798
1799         kthread_init_work(&cmd->work, loop_queue_work);
1800         return 0;
1801 }
1802
1803 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
1804         .queue_rq       = loop_queue_rq,
1805         .init_request   = loop_init_request,
1806         .complete       = lo_complete_rq,
1807 };
1808
1809 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
1810 {
1811         struct loop_device *lo;
1812         struct gendisk *disk;
1813         int err;
1814
1815         err = -ENOMEM;
1816         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
1817         if (!lo)
1818                 goto out;
1819
1820         lo->lo_state = Lo_unbound;
1821
1822         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
1823         if (i >= 0) {
1824                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
1825                 if (err == -ENOSPC)
1826                         err = -EEXIST;
1827         } else {
1828                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
1829         }
1830         if (err < 0)
1831                 goto out_free_dev;
1832         i = err;
1833
1834         err = -ENOMEM;
1835         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
1836         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
1837         lo->tag_set.queue_depth = 128;
1838         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
1839         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
1840         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE | BLK_MQ_F_SG_MERGE;
1841         lo->tag_set.driver_data = lo;
1842
1843         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
1844         if (err)
1845                 goto out_free_idr;
1846
1847         lo->lo_queue = blk_mq_init_queue(&lo->tag_set);
1848         if (IS_ERR_OR_NULL(lo->lo_queue)) {
1849                 err = PTR_ERR(lo->lo_queue);
1850                 goto out_cleanup_tags;
1851         }
1852         lo->lo_queue->queuedata = lo;
1853
1854         blk_queue_max_hw_sectors(lo->lo_queue, BLK_DEF_MAX_SECTORS);
1855
1856         /*
1857          * By default, we do buffer IO, so it doesn't make sense to enable
1858          * merge because the I/O submitted to backing file is handled page by
1859          * page. For directio mode, merge does help to dispatch bigger request
1860          * to underlayer disk. We will enable merge once directio is enabled.
1861          */
1862         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
1863
1864         err = -ENOMEM;
1865         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
1866         if (!disk)
1867                 goto out_free_queue;
1868
1869         /*
1870          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
1871          * scanning can be requested individually per-device during its
1872          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
1873          * devices. The needed partition minors are allocated from the
1874          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
1875          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
1876          * used.
1877          *
1878          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
1879          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
1880          * multiples of max_part.
1881          *
1882          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
1883          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
1884          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
1885          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
1886          */
1887         if (!part_shift)
1888                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1889         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
1890         mutex_init(&lo->lo_ctl_mutex);
1891         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
1892         lo->lo_number           = i;
1893         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
1894         disk->major             = LOOP_MAJOR;
1895         disk->first_minor       = i << part_shift;
1896         disk->fops              = &lo_fops;
1897         disk->private_data      = lo;
1898         disk->queue             = lo->lo_queue;
1899         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
1900         add_disk(disk);
1901         *l = lo;
1902         return lo->lo_number;
1903
1904 out_free_queue:
1905         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
1906 out_cleanup_tags:
1907         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
1908 out_free_idr:
1909         idr_remove(&loop_index_idr, i);
1910 out_free_dev:
1911         kfree(lo);
1912 out:
1913         return err;
1914 }
1915
1916 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
1917 {
1918         del_gendisk(lo->lo_disk);
1919         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
1920         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
1921         put_disk(lo->lo_disk);
1922         kfree(lo);
1923 }
1924
1925 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
1926 {
1927         struct loop_device *lo = ptr;
1928         struct loop_device **l = data;
1929
1930         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
1931                 *l = lo;
1932                 return 1;
1933         }
1934         return 0;
1935 }
1936
1937 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
1938 {
1939         struct loop_device *lo;
1940         int ret = -ENODEV;
1941
1942         if (i < 0) {
1943                 int err;
1944
1945                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
1946                 if (err == 1) {
1947                         *l = lo;
1948                         ret = lo->lo_number;
1949                 }
1950                 goto out;
1951         }
1952
1953         /* lookup and return a specific i */
1954         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
1955         if (lo) {
1956                 *l = lo;
1957                 ret = lo->lo_number;
1958         }
1959 out:
1960         return ret;
1961 }
1962
1963 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
1964 {
1965         struct loop_device *lo;
1966         struct kobject *kobj;
1967         int err;
1968
1969         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1970         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
1971         if (err < 0)
1972                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
1973         if (err < 0)
1974                 kobj = NULL;
1975         else
1976                 kobj = get_disk_and_module(lo->lo_disk);
1977         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1978
1979         *part = 0;
1980         return kobj;
1981 }
1982
1983 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1984                                unsigned long parm)
1985 {
1986         struct loop_device *lo;
1987         int ret = -ENOSYS;
1988
1989         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1990         switch (cmd) {
1991         case LOOP_CTL_ADD:
1992                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
1993                 if (ret >= 0) {
1994                         ret = -EEXIST;
1995                         break;
1996                 }
1997                 ret = loop_add(&lo, parm);
1998                 break;
1999         case LOOP_CTL_REMOVE:
2000                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2001                 if (ret < 0)
2002                         break;
2003                 ret = mutex_lock_killable(&lo->lo_ctl_mutex);
2004                 if (ret)
2005                         break;
2006                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
2007                         ret = -EBUSY;
2008                         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
2009                         break;
2010                 }
2011                 if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
2012                         ret = -EBUSY;
2013                         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
2014                         break;
2015                 }
2016                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
2017                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
2018                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
2019                 loop_remove(lo);
2020                 break;
2021         case LOOP_CTL_GET_FREE:
2022                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
2023                 if (ret >= 0)
2024                         break;
2025                 ret = loop_add(&lo, -1);
2026         }
2027         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
2028
2029         return ret;
2030 }
2031
2032 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
2033         .open           = nonseekable_open,
2034         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
2035         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
2036         .owner          = THIS_MODULE,
2037         .llseek         = noop_llseek,
2038 };
2039
2040 static struct miscdevice loop_misc = {
2041         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
2042         .name           = "loop-control",
2043         .fops           = &loop_ctl_fops,
2044 };
2045
2046 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
2047 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
2048
2049 static int __init loop_init(void)
2050 {
2051         int i, nr;
2052         unsigned long range;
2053         struct loop_device *lo;
2054         int err;
2055
2056         part_shift = 0;
2057         if (max_part > 0) {
2058                 part_shift = fls(max_part);
2059
2060                 /*
2061                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2062                  * to user space so that user can decide correct minor number
2063                  * if [s]he want to create more devices.
2064                  *
2065                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2066                  * for the whole disk.
2067                  */
2068                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2069         }
2070
2071         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2072                 err = -EINVAL;
2073                 goto err_out;
2074         }
2075
2076         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2077                 err = -EINVAL;
2078                 goto err_out;
2079         }
2080
2081         /*
2082          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2083          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2084          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2085          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2086          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2087          * a 'dead' device node.
2088          */
2089         if (max_loop) {
2090                 nr = max_loop;
2091                 range = max_loop << part_shift;
2092         } else {
2093                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2094                 range = 1UL << MINORBITS;
2095         }
2096
2097         err = misc_register(&loop_misc);
2098         if (err < 0)
2099                 goto err_out;
2100
2101
2102         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop")) {
2103                 err = -EIO;
2104                 goto misc_out;
2105         }
2106
2107         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
2108                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
2109
2110         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2111         mutex_lock(&loop_index_mutex);
2112         for (i = 0; i < nr; i++)
2113                 loop_add(&lo, i);
2114         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
2115
2116         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2117         return 0;
2118
2119 misc_out:
2120         misc_deregister(&loop_misc);
2121 err_out:
2122         return err;
2123 }
2124
2125 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
2126 {
2127         struct loop_device *lo = ptr;
2128
2129         loop_remove(lo);
2130         return 0;
2131 }
2132
2133 static void __exit loop_exit(void)
2134 {
2135         unsigned long range;
2136
2137         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
2138
2139         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
2140         idr_destroy(&loop_index_idr);
2141
2142         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
2143         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2144
2145         misc_deregister(&loop_misc);
2146 }
2147
2148 module_init(loop_init);
2149 module_exit(loop_exit);
2150
2151 #ifndef MODULE
2152 static int __init max_loop_setup(char *str)
2153 {
2154         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2155         return 1;
2156 }
2157
2158 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2159 #endif