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/pagemap.h>
  57 #include <linux/file.h>
  58 #include <linux/stat.h>
  59 #include <linux/errno.h>
  60 #include <linux/major.h>
  61 #include <linux/wait.h>
  62 #include <linux/blkdev.h>
  63 #include <linux/blkpg.h>
  64 #include <linux/init.h>
  65 #include <linux/swap.h>
  66 #include <linux/slab.h>
  67 #include <linux/compat.h>
  68 #include <linux/suspend.h>
  69 #include <linux/freezer.h>
  70 #include <linux/mutex.h>
  71 #include <linux/writeback.h>
  72 #include <linux/completion.h>
  73 #include <linux/highmem.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 #include <linux/blk-cgroup.h>
  81 #include <linux/sched/mm.h>
  82 #include <linux/statfs.h>
  83
  84 #include "loop.h"
  85
  86 #include <linux/uaccess.h>
  87
  88 #define LOOP_IDLE_WORKER_TIMEOUT (60 * HZ)
  89 #define LOOP_DEFAULT_HW_Q_DEPTH (128)
  90
  91 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  92 static DEFINE_MUTEX(loop_ctl_mutex);
  93 static DEFINE_MUTEX(loop_validate_mutex);
  94
  95 /**
  96  * loop_global_lock_killable() - take locks for safe loop_validate_file() test
  97  *
  98  * @lo: struct loop_device
  99  * @global: true if @lo is about to bind another "struct loop_device", false otherwise
 100  *
 101  * Returns 0 on success, -EINTR otherwise.
 102  *
 103  * Since loop_validate_file() traverses on other "struct loop_device" if
 104  * is_loop_device() is true, we need a global lock for serializing concurrent
 105  * loop_configure()/loop_change_fd()/__loop_clr_fd() calls.
 106  */
 107 static int loop_global_lock_killable(struct loop_device *lo, bool global)
 108 {
 109         int err;
 110
 111         if (global) {
 112                 err = mutex_lock_killable(&loop_validate_mutex);
 113                 if (err)
 114                         return err;
 115         }
 116         err = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
 117         if (err && global)
 118                 mutex_unlock(&loop_validate_mutex);
 119         return err;
 120 }
 121
 122 /**
 123  * loop_global_unlock() - release locks taken by loop_global_lock_killable()
 124  *
 125  * @lo: struct loop_device
 126  * @global: true if @lo was about to bind another "struct loop_device", false otherwise
 127  */
 128 static void loop_global_unlock(struct loop_device *lo, bool global)
 129 {
 130         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
 131         if (global)
 132                 mutex_unlock(&loop_validate_mutex);
 133 }
 134
 135 static int max_part;
 136 static int part_shift;
 137
 138 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 139 {
 140         loff_t loopsize;
 141
 142         /* Compute loopsize in bytes */
 143         loopsize = i_size_read(file->f_mapping->host);
 144         if (offset > 0)
 145                 loopsize -= offset;
 146         /* offset is beyond i_size, weird but possible */
 147         if (loopsize < 0)
 148                 return 0;
 149
 150         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 151                 loopsize = sizelimit;
 152         /*
 153          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 154          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 155          */
 156         return loopsize >> 9;
 157 }
 158
 159 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 160 {
 161         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 162 }
 163
 164 static void __loop_update_dio(struct loop_device *lo, bool dio)
 165 {
 166         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 167         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 168         struct inode *inode = mapping->host;
 169         unsigned short sb_bsize = 0;
 170         unsigned dio_align = 0;
 171         bool use_dio;
 172
 173         if (inode->i_sb->s_bdev) {
 174                 sb_bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
 175                 dio_align = sb_bsize - 1;
 176         }
 177
 178         /*
 179          * We support direct I/O only if lo_offset is aligned with the
 180          * logical I/O size of backing device, and the logical block
 181          * size of loop is bigger than the backing device's.
 182          *
 183          * TODO: the above condition may be loosed in the future, and
 184          * direct I/O may be switched runtime at that time because most
 185          * of requests in sane applications should be PAGE_SIZE aligned
 186          */
 187         if (dio) {
 188                 if (queue_logical_block_size(lo->lo_queue) >= sb_bsize &&
 189                                 !(lo->lo_offset & dio_align) &&
 190                                 mapping->a_ops->direct_IO)
 191                         use_dio = true;
 192                 else
 193                         use_dio = false;
 194         } else {
 195                 use_dio = false;
 196         }
 197
 198         if (lo->use_dio == use_dio)
 199                 return;
 200
 201         /* flush dirty pages before changing direct IO */
 202         vfs_fsync(file, 0);
 203
 204         /*
 205          * The flag of LO_FLAGS_DIRECT_IO is handled similarly with
 206          * LO_FLAGS_READ_ONLY, both are set from kernel, and losetup
 207          * will get updated by ioctl(LOOP_GET_STATUS)
 208          */
 209         if (lo->lo_state == Lo_bound)
 210                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 211         lo->use_dio = use_dio;
 212         if (use_dio) {
 213                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 214                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 215         } else {
 216                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 217                 lo->lo_flags &= ~LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 218         }
 219         if (lo->lo_state == Lo_bound)
 220                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 221 }
 222
 223 /**
 224  * loop_set_size() - sets device size and notifies userspace
 225  * @lo: struct loop_device to set the size for
 226  * @size: new size of the loop device
 227  *
 228  * Callers must validate that the size passed into this function fits into
 229  * a sector_t, eg using loop_validate_size()
 230  */
 231 static void loop_set_size(struct loop_device *lo, loff_t size)
 232 {
 233         if (!set_capacity_and_notify(lo->lo_disk, size))
 234                 kobject_uevent(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 235 }
 236
 237 static int lo_write_bvec(struct file *file, struct bio_vec *bvec, loff_t *ppos)
 238 {
 239         struct iov_iter i;
 240         ssize_t bw;
 241
 242         iov_iter_bvec(&i, WRITE, bvec, 1, bvec->bv_len);
 243
 244         file_start_write(file);
 245         bw = vfs_iter_write(file, &i, ppos, 0);
 246         file_end_write(file);
 247
 248         if (likely(bw ==  bvec->bv_len))
 249                 return 0;
 250
 251         printk_ratelimited(KERN_ERR
 252                 "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 253                 (unsigned long long)*ppos, bvec->bv_len);
 254         if (bw >= 0)
 255                 bw = -EIO;
 256         return bw;
 257 }
 258
 259 static int lo_write_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 260                 loff_t pos)
 261 {
 262         struct bio_vec bvec;
 263         struct req_iterator iter;
 264         int ret = 0;
 265
 266         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 267                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &bvec, &pos);
 268                 if (ret < 0)
 269                         break;
 270                 cond_resched();
 271         }
 272
 273         return ret;
 274 }
 275
 276 static int lo_read_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 277                 loff_t pos)
 278 {
 279         struct bio_vec bvec;
 280         struct req_iterator iter;
 281         struct iov_iter i;
 282         ssize_t len;
 283
 284         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 285                 iov_iter_bvec(&i, READ, &bvec, 1, bvec.bv_len);
 286                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 287                 if (len < 0)
 288                         return len;
 289
 290                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 291
 292                 if (len != bvec.bv_len) {
 293                         struct bio *bio;
 294
 295                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 296                                 zero_fill_bio(bio);
 297                         break;
 298                 }
 299                 cond_resched();
 300         }
 301
 302         return 0;
 303 }
 304
 305 static int lo_fallocate(struct loop_device *lo, struct request *rq, loff_t pos,
 306                         int mode)
 307 {
 308         /*
 309          * We use fallocate to manipulate the space mappings used by the image
 310          * a.k.a. discard/zerorange.
 311          */
 312         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 313         int ret;
 314
 315         mode |= FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 316
 317         if (!bdev_max_discard_sectors(lo->lo_device))
 318                 return -EOPNOTSUPP;
 319
 320         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos, blk_rq_bytes(rq));
 321         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL && ret != -EOPNOTSUPP))
 322                 return -EIO;
 323         return ret;
 324 }
 325
 326 static int lo_req_flush(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 327 {
 328         int ret = vfs_fsync(lo->lo_backing_file, 0);
 329         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 330                 ret = -EIO;
 331
 332         return ret;
 333 }
 334
 335 static void lo_complete_rq(struct request *rq)
 336 {
 337         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 338         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
 339
 340         if (!cmd->use_aio || cmd->ret < 0 || cmd->ret == blk_rq_bytes(rq) ||
 341             req_op(rq) != REQ_OP_READ) {
 342                 if (cmd->ret < 0)
 343                         ret = errno_to_blk_status(cmd->ret);
 344                 goto end_io;
 345         }
 346
 347         /*
 348          * Short READ - if we got some data, advance our request and
 349          * retry it. If we got no data, end the rest with EIO.
 350          */
 351         if (cmd->ret) {
 352                 blk_update_request(rq, BLK_STS_OK, cmd->ret);
 353                 cmd->ret = 0;
 354                 blk_mq_requeue_request(rq, true);
 355         } else {
 356                 if (cmd->use_aio) {
 357                         struct bio *bio = rq->bio;
 358
 359                         while (bio) {
 360                                 zero_fill_bio(bio);
 361                                 bio = bio->bi_next;
 362                         }
 363                 }
 364                 ret = BLK_STS_IOERR;
 365 end_io:
 366                 blk_mq_end_request(rq, ret);
 367         }
 368 }
 369
 370 static void lo_rw_aio_do_completion(struct loop_cmd *cmd)
 371 {
 372         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 373
 374         if (!atomic_dec_and_test(&cmd->ref))
 375                 return;
 376         kfree(cmd->bvec);
 377         cmd->bvec = NULL;
 378         if (likely(!blk_should_fake_timeout(rq->q)))
 379                 blk_mq_complete_request(rq);
 380 }
 381
 382 static void lo_rw_aio_complete(struct kiocb *iocb, long ret)
 383 {
 384         struct loop_cmd *cmd = container_of(iocb, struct loop_cmd, iocb);
 385
 386         cmd->ret = ret;
 387         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 388 }
 389
 390 static int lo_rw_aio(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd,
 391                      loff_t pos, bool rw)
 392 {
 393         struct iov_iter iter;
 394         struct req_iterator rq_iter;
 395         struct bio_vec *bvec;
 396         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 397         struct bio *bio = rq->bio;
 398         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 399         struct bio_vec tmp;
 400         unsigned int offset;
 401         int nr_bvec = 0;
 402         int ret;
 403
 404         rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter)
 405                 nr_bvec++;
 406
 407         if (rq->bio != rq->biotail) {
 408
 409                 bvec = kmalloc_array(nr_bvec, sizeof(struct bio_vec),
 410                                      GFP_NOIO);
 411                 if (!bvec)
 412                         return -EIO;
 413                 cmd->bvec = bvec;
 414
 415                 /*
 416                  * The bios of the request may be started from the middle of
 417                  * the 'bvec' because of bio splitting, so we can't directly
 418                  * copy bio->bi_iov_vec to new bvec. The rq_for_each_bvec
 419                  * API will take care of all details for us.
 420                  */
 421                 rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter) {
 422                         *bvec = tmp;
 423                         bvec++;
 424                 }
 425                 bvec = cmd->bvec;
 426                 offset = 0;
 427         } else {
 428                 /*
 429                  * Same here, this bio may be started from the middle of the
 430                  * 'bvec' because of bio splitting, so offset from the bvec
 431                  * must be passed to iov iterator
 432                  */
 433                 offset = bio->bi_iter.bi_bvec_done;
 434                 bvec = __bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
 435         }
 436         atomic_set(&cmd->ref, 2);
 437
 438         iov_iter_bvec(&iter, rw, bvec, nr_bvec, blk_rq_bytes(rq));
 439         iter.iov_offset = offset;
 440
 441         cmd->iocb.ki_pos = pos;
 442         cmd->iocb.ki_filp = file;
 443         cmd->iocb.ki_complete = lo_rw_aio_complete;
 444         cmd->iocb.ki_flags = IOCB_DIRECT;
 445         cmd->iocb.ki_ioprio = IOPRIO_PRIO_VALUE(IOPRIO_CLASS_NONE, 0);
 446
 447         if (rw == WRITE)
 448                 ret = call_write_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 449         else
 450                 ret = call_read_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 451
 452         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 453
 454         if (ret != -EIOCBQUEUED)
 455                 lo_rw_aio_complete(&cmd->iocb, ret);
 456         return 0;
 457 }
 458
 459 static int do_req_filebacked(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 460 {
 461         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 462         loff_t pos = ((loff_t) blk_rq_pos(rq) << 9) + lo->lo_offset;
 463
 464         /*
 465          * lo_write_simple and lo_read_simple should have been covered
 466          * by io submit style function like lo_rw_aio(), one blocker
 467          * is that lo_read_simple() need to call flush_dcache_page after
 468          * the page is written from kernel, and it isn't easy to handle
 469          * this in io submit style function which submits all segments
 470          * of the req at one time. And direct read IO doesn't need to
 471          * run flush_dcache_page().
 472          */
 473         switch (req_op(rq)) {
 474         case REQ_OP_FLUSH:
 475                 return lo_req_flush(lo, rq);
 476         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 477                 /*
 478                  * If the caller doesn't want deallocation, call zeroout to
 479                  * write zeroes the range.  Otherwise, punch them out.
 480                  */
 481                 return lo_fallocate(lo, rq, pos,
 482                         (rq->cmd_flags & REQ_NOUNMAP) ?
 483                                 FALLOC_FL_ZERO_RANGE :
 484                                 FALLOC_FL_PUNCH_HOLE);
 485         case REQ_OP_DISCARD:
 486                 return lo_fallocate(lo, rq, pos, FALLOC_FL_PUNCH_HOLE);
 487         case REQ_OP_WRITE:
 488                 if (cmd->use_aio)
 489                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, WRITE);
 490                 else
 491                         return lo_write_simple(lo, rq, pos);
 492         case REQ_OP_READ:
 493                 if (cmd->use_aio)
 494                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, READ);
 495                 else
 496                         return lo_read_simple(lo, rq, pos);
 497         default:
 498                 WARN_ON_ONCE(1);
 499                 return -EIO;
 500         }
 501 }
 502
 503 static inline void loop_update_dio(struct loop_device *lo)
 504 {
 505         __loop_update_dio(lo, (lo->lo_backing_file->f_flags & O_DIRECT) |
 506                                 lo->use_dio);
 507 }
 508
 509 static void loop_reread_partitions(struct loop_device *lo)
 510 {
 511         int rc;
 512
 513         mutex_lock(&lo->lo_disk->open_mutex);
 514         rc = bdev_disk_changed(lo->lo_disk, false);
 515         mutex_unlock(&lo->lo_disk->open_mutex);
 516         if (rc)
 517                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d (%s) failed (rc=%d)\n",
 518                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name, rc);
 519 }
 520
 521 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 522 {
 523         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 524
 525         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && imajor(i) == LOOP_MAJOR;
 526 }
 527
 528 static int loop_validate_file(struct file *file, struct block_device *bdev)
 529 {
 530         struct inode    *inode = file->f_mapping->host;
 531         struct file     *f = file;
 532
 533         /* Avoid recursion */
 534         while (is_loop_device(f)) {
 535                 struct loop_device *l;
 536
 537                 lockdep_assert_held(&loop_validate_mutex);
 538                 if (f->f_mapping->host->i_rdev == bdev->bd_dev)
 539                         return -EBADF;
 540
 541                 l = I_BDEV(f->f_mapping->host)->bd_disk->private_data;
 542                 if (l->lo_state != Lo_bound)
 543                         return -EINVAL;
 544                 /* Order wrt setting lo->lo_backing_file in loop_configure(). */
 545                 rmb();
 546                 f = l->lo_backing_file;
 547         }
 548         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 549                 return -EINVAL;
 550         return 0;
 551 }
 552
 553 /*
 554  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 555  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 556  * the original file and in High Availability environments to switch to
 557  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 558  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 559  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 560  */
 561 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 562                           unsigned int arg)
 563 {
 564         struct file *file = fget(arg);
 565         struct file *old_file;
 566         int error;
 567         bool partscan;
 568         bool is_loop;
 569
 570         if (!file)
 571                 return -EBADF;
 572         is_loop = is_loop_device(file);
 573         error = loop_global_lock_killable(lo, is_loop);
 574         if (error)
 575                 goto out_putf;
 576         error = -ENXIO;
 577         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 578                 goto out_err;
 579
 580         /* the loop device has to be read-only */
 581         error = -EINVAL;
 582         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 583                 goto out_err;
 584
 585         error = loop_validate_file(file, bdev);
 586         if (error)
 587                 goto out_err;
 588
 589         old_file = lo->lo_backing_file;
 590
 591         error = -EINVAL;
 592
 593         /* size of the new backing store needs to be the same */
 594         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 595                 goto out_err;
 596
 597         /* and ... switch */
 598         disk_force_media_change(lo->lo_disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
 599         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 600         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 601         lo->lo_backing_file = file;
 602         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(file->f_mapping);
 603         mapping_set_gfp_mask(file->f_mapping,
 604                              lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 605         loop_update_dio(lo);
 606         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 607         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
 608         loop_global_unlock(lo, is_loop);
 609
 610         /*
 611          * Flush loop_validate_file() before fput(), for l->lo_backing_file
 612          * might be pointing at old_file which might be the last reference.
 613          */
 614         if (!is_loop) {
 615                 mutex_lock(&loop_validate_mutex);
 616                 mutex_unlock(&loop_validate_mutex);
 617         }
 618         /*
 619          * We must drop file reference outside of lo_mutex as dropping
 620          * the file ref can take open_mutex which creates circular locking
 621          * dependency.
 622          */
 623         fput(old_file);
 624         if (partscan)
 625                 loop_reread_partitions(lo);
 626         return 0;
 627
 628 out_err:
 629         loop_global_unlock(lo, is_loop);
 630 out_putf:
 631         fput(file);
 632         return error;
 633 }
 634
 635 /* loop sysfs attributes */
 636
 637 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 638                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 639 {
 640         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 641         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 642
 643         return callback(lo, page);
 644 }
 645
 646 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 647 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 648 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 649                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 650 {                                                                       \
 651         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 652 }                                                                       \
 653 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 654         __ATTR(_name, 0444, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 655
 656 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 657 {
 658         ssize_t ret;
 659         char *p = NULL;
 660
 661         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 662         if (lo->lo_backing_file)
 663                 p = file_path(lo->lo_backing_file, buf, PAGE_SIZE - 1);
 664         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 665
 666         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 667                 ret = PTR_ERR(p);
 668         else {
 669                 ret = strlen(p);
 670                 memmove(buf, p, ret);
 671                 buf[ret++] = '\n';
 672                 buf[ret] = 0;
 673         }
 674
 675         return ret;
 676 }
 677
 678 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 679 {
 680         return sysfs_emit(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 681 }
 682
 683 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 684 {
 685         return sysfs_emit(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 686 }
 687
 688 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 689 {
 690         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 691
 692         return sysfs_emit(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 693 }
 694
 695 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 696 {
 697         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 698
 699         return sysfs_emit(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 700 }
 701
 702 static ssize_t loop_attr_dio_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 703 {
 704         int dio = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO);
 705
 706         return sysfs_emit(buf, "%s\n", dio ? "1" : "0");
 707 }
 708
 709 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 710 LOOP_ATTR_RO(offset);
 711 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 712 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 713 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 714 LOOP_ATTR_RO(dio);
 715
 716 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 717         &loop_attr_backing_file.attr,
 718         &loop_attr_offset.attr,
 719         &loop_attr_sizelimit.attr,
 720         &loop_attr_autoclear.attr,
 721         &loop_attr_partscan.attr,
 722         &loop_attr_dio.attr,
 723         NULL,
 724 };
 725
 726 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 727         .name = "loop",
 728         .attrs= loop_attrs,
 729 };
 730
 731 static void loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 732 {
 733         lo->sysfs_inited = !sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 734                                                 &loop_attribute_group);
 735 }
 736
 737 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 738 {
 739         if (lo->sysfs_inited)
 740                 sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 741                                    &loop_attribute_group);
 742 }
 743
 744 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 745 {
 746         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 747         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 748         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 749         u32 granularity, max_discard_sectors;
 750
 751         /*
 752          * If the backing device is a block device, mirror its zeroing
 753          * capability. Set the discard sectors to the block device's zeroing
 754          * capabilities because loop discards result in blkdev_issue_zeroout(),
 755          * not blkdev_issue_discard(). This maintains consistent behavior with
 756          * file-backed loop devices: discarded regions read back as zero.
 757          */
 758         if (S_ISBLK(inode->i_mode)) {
 759                 struct request_queue *backingq = bdev_get_queue(I_BDEV(inode));
 760
 761                 max_discard_sectors = backingq->limits.max_write_zeroes_sectors;
 762                 granularity = bdev_discard_granularity(I_BDEV(inode)) ?:
 763                         queue_physical_block_size(backingq);
 764
 765         /*
 766          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 767          * image a.k.a. discard.
 768          */
 769         } else if (!file->f_op->fallocate) {
 770                 max_discard_sectors = 0;
 771                 granularity = 0;
 772
 773         } else {
 774                 struct kstatfs sbuf;
 775
 776                 max_discard_sectors = UINT_MAX >> 9;
 777                 if (!vfs_statfs(&file->f_path, &sbuf))
 778                         granularity = sbuf.f_bsize;
 779                 else
 780                         max_discard_sectors = 0;
 781         }
 782
 783         if (max_discard_sectors) {
 784                 q->limits.discard_granularity = granularity;
 785                 blk_queue_max_discard_sectors(q, max_discard_sectors);
 786                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, max_discard_sectors);
 787         } else {
 788                 q->limits.discard_granularity = 0;
 789                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 790                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 791         }
 792         q->limits.discard_alignment = 0;
 793 }
 794
 795 struct loop_worker {
 796         struct rb_node rb_node;
 797         struct work_struct work;
 798         struct list_head cmd_list;
 799         struct list_head idle_list;
 800         struct loop_device *lo;
 801         struct cgroup_subsys_state *blkcg_css;
 802         unsigned long last_ran_at;
 803 };
 804
 805 static void loop_workfn(struct work_struct *work);
 806 static void loop_rootcg_workfn(struct work_struct *work);
 807
 808 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
 809 static inline int queue_on_root_worker(struct cgroup_subsys_state *css)
 810 {
 811         return !css || css == blkcg_root_css;
 812 }
 813 #else
 814 static inline int queue_on_root_worker(struct cgroup_subsys_state *css)
 815 {
 816         return !css;
 817 }
 818 #endif
 819
 820 static void loop_queue_work(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd)
 821 {
 822         struct rb_node **node, *parent = NULL;
 823         struct loop_worker *cur_worker, *worker = NULL;
 824         struct work_struct *work;
 825         struct list_head *cmd_list;
 826
 827         spin_lock_irq(&lo->lo_work_lock);
 828
 829         if (queue_on_root_worker(cmd->blkcg_css))
 830                 goto queue_work;
 831
 832         node = &lo->worker_tree.rb_node;
 833
 834         while (*node) {
 835                 parent = *node;
 836                 cur_worker = container_of(*node, struct loop_worker, rb_node);
 837                 if (cur_worker->blkcg_css == cmd->blkcg_css) {
 838                         worker = cur_worker;
 839                         break;
 840                 } else if ((long)cur_worker->blkcg_css < (long)cmd->blkcg_css) {
 841                         node = &(*node)->rb_left;
 842                 } else {
 843                         node = &(*node)->rb_right;
 844                 }
 845         }
 846         if (worker)
 847                 goto queue_work;
 848
 849         worker = kzalloc(sizeof(struct loop_worker), GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
 850         /*
 851          * In the event we cannot allocate a worker, just queue on the
 852          * rootcg worker and issue the I/O as the rootcg
 853          */
 854         if (!worker) {
 855                 cmd->blkcg_css = NULL;
 856                 if (cmd->memcg_css)
 857                         css_put(cmd->memcg_css);
 858                 cmd->memcg_css = NULL;
 859                 goto queue_work;
 860         }
 861
 862         worker->blkcg_css = cmd->blkcg_css;
 863         css_get(worker->blkcg_css);
 864         INIT_WORK(&worker->work, loop_workfn);
 865         INIT_LIST_HEAD(&worker->cmd_list);
 866         INIT_LIST_HEAD(&worker->idle_list);
 867         worker->lo = lo;
 868         rb_link_node(&worker->rb_node, parent, node);
 869         rb_insert_color(&worker->rb_node, &lo->worker_tree);
 870 queue_work:
 871         if (worker) {
 872                 /*
 873                  * We need to remove from the idle list here while
 874                  * holding the lock so that the idle timer doesn't
 875                  * free the worker
 876                  */
 877                 if (!list_empty(&worker->idle_list))
 878                         list_del_init(&worker->idle_list);
 879                 work = &worker->work;
 880                 cmd_list = &worker->cmd_list;
 881         } else {
 882                 work = &lo->rootcg_work;
 883                 cmd_list = &lo->rootcg_cmd_list;
 884         }
 885         list_add_tail(&cmd->list_entry, cmd_list);
 886         queue_work(lo->workqueue, work);
 887         spin_unlock_irq(&lo->lo_work_lock);
 888 }
 889
 890 static void loop_set_timer(struct loop_device *lo)
 891 {
 892         timer_reduce(&lo->timer, jiffies + LOOP_IDLE_WORKER_TIMEOUT);
 893 }
 894
 895 static void loop_free_idle_workers(struct loop_device *lo, bool delete_all)
 896 {
 897         struct loop_worker *pos, *worker;
 898
 899         spin_lock_irq(&lo->lo_work_lock);
 900         list_for_each_entry_safe(worker, pos, &lo->idle_worker_list,
 901                                 idle_list) {
 902                 if (!delete_all &&
 903                     time_is_after_jiffies(worker->last_ran_at +
 904                                           LOOP_IDLE_WORKER_TIMEOUT))
 905                         break;
 906                 list_del(&worker->idle_list);
 907                 rb_erase(&worker->rb_node, &lo->worker_tree);
 908                 css_put(worker->blkcg_css);
 909                 kfree(worker);
 910         }
 911         if (!list_empty(&lo->idle_worker_list))
 912                 loop_set_timer(lo);
 913         spin_unlock_irq(&lo->lo_work_lock);
 914 }
 915
 916 static void loop_free_idle_workers_timer(struct timer_list *timer)
 917 {
 918         struct loop_device *lo = container_of(timer, struct loop_device, timer);
 919
 920         return loop_free_idle_workers(lo, false);
 921 }
 922
 923 static void loop_update_rotational(struct loop_device *lo)
 924 {
 925         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 926         struct inode *file_inode = file->f_mapping->host;
 927         struct block_device *file_bdev = file_inode->i_sb->s_bdev;
 928         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 929         bool nonrot = true;
 930
 931         /* not all filesystems (e.g. tmpfs) have a sb->s_bdev */
 932         if (file_bdev)
 933                 nonrot = bdev_nonrot(file_bdev);
 934
 935         if (nonrot)
 936                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 937         else
 938                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 939 }
 940
 941 /**
 942  * loop_set_status_from_info - configure device from loop_info
 943  * @lo: struct loop_device to configure
 944  * @info: struct loop_info64 to configure the device with
 945  *
 946  * Configures the loop device parameters according to the passed
 947  * in loop_info64 configuration.
 948  */
 949 static int
 950 loop_set_status_from_info(struct loop_device *lo,
 951                           const struct loop_info64 *info)
 952 {
 953         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE)
 954                 return -EINVAL;
 955
 956         switch (info->lo_encrypt_type) {
 957         case LO_CRYPT_NONE:
 958                 break;
 959         case LO_CRYPT_XOR:
 960                 pr_warn("support for the xor transformation has been removed.\n");
 961                 return -EINVAL;
 962         case LO_CRYPT_CRYPTOAPI:
 963                 pr_warn("support for cryptoloop has been removed.  Use dm-crypt instead.\n");
 964                 return -EINVAL;
 965         default:
 966                 return -EINVAL;
 967         }
 968
 969         lo->lo_offset = info->lo_offset;
 970         lo->lo_sizelimit = info->lo_sizelimit;
 971         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
 972         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
 973         lo->lo_flags = info->lo_flags;
 974         return 0;
 975 }
 976
 977 static int loop_configure(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 978                           struct block_device *bdev,
 979                           const struct loop_config *config)
 980 {
 981         struct file *file = fget(config->fd);
 982         struct inode *inode;
 983         struct address_space *mapping;
 984         int error;
 985         loff_t size;
 986         bool partscan;
 987         unsigned short bsize;
 988         bool is_loop;
 989
 990         if (!file)
 991                 return -EBADF;
 992         is_loop = is_loop_device(file);
 993
 994         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 995         __module_get(THIS_MODULE);
 996
 997         /*
 998          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
 999          * here to avoid changing device under exclusive owner.
1000          */
1001         if (!(mode & FMODE_EXCL)) {
1002                 error = bd_prepare_to_claim(bdev, loop_configure);
1003                 if (error)
1004                         goto out_putf;
1005         }
1006
1007         error = loop_global_lock_killable(lo, is_loop);
1008         if (error)
1009                 goto out_bdev;
1010
1011         error = -EBUSY;
1012         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
1013                 goto out_unlock;
1014
1015         error = loop_validate_file(file, bdev);
1016         if (error)
1017                 goto out_unlock;
1018
1019         mapping = file->f_mapping;
1020         inode = mapping->host;
1021
1022         if ((config->info.lo_flags & ~LOOP_CONFIGURE_SETTABLE_FLAGS) != 0) {
1023                 error = -EINVAL;
1024                 goto out_unlock;
1025         }
1026
1027         if (config->block_size) {
1028                 error = blk_validate_block_size(config->block_size);
1029                 if (error)
1030                         goto out_unlock;
1031         }
1032
1033         error = loop_set_status_from_info(lo, &config->info);
1034         if (error)
1035                 goto out_unlock;
1036
1037         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
1038             !file->f_op->write_iter)
1039                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
1040
1041         lo->workqueue = alloc_workqueue("loop%d",
1042                                         WQ_UNBOUND | WQ_FREEZABLE,
1043                                         0,
1044                                         lo->lo_number);
1045         if (!lo->workqueue) {
1046                 error = -ENOMEM;
1047                 goto out_unlock;
1048         }
1049
1050         disk_force_media_change(lo->lo_disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1051         set_disk_ro(lo->lo_disk, (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
1052
1053         INIT_WORK(&lo->rootcg_work, loop_rootcg_workfn);
1054         INIT_LIST_HEAD(&lo->rootcg_cmd_list);
1055         lo->use_dio = lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO;
1056         lo->lo_device = bdev;
1057         lo->lo_backing_file = file;
1058         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
1059         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
1060
1061         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
1062                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
1063
1064         if (config->block_size)
1065                 bsize = config->block_size;
1066         else if ((lo->lo_backing_file->f_flags & O_DIRECT) && inode->i_sb->s_bdev)
1067                 /* In case of direct I/O, match underlying block size */
1068                 bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
1069         else
1070                 bsize = 512;
1071
1072         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, bsize);
1073         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, bsize);
1074         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, bsize);
1075
1076         loop_config_discard(lo);
1077         loop_update_rotational(lo);
1078         loop_update_dio(lo);
1079         loop_sysfs_init(lo);
1080
1081         size = get_loop_size(lo, file);
1082         loop_set_size(lo, size);
1083
1084         /* Order wrt reading lo_state in loop_validate_file(). */
1085         wmb();
1086
1087         lo->lo_state = Lo_bound;
1088         if (part_shift)
1089                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1090         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
1091         if (partscan)
1092                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART;
1093
1094         loop_global_unlock(lo, is_loop);
1095         if (partscan)
1096                 loop_reread_partitions(lo);
1097         if (!(mode & FMODE_EXCL))
1098                 bd_abort_claiming(bdev, loop_configure);
1099         return 0;
1100
1101 out_unlock:
1102         loop_global_unlock(lo, is_loop);
1103 out_bdev:
1104         if (!(mode & FMODE_EXCL))
1105                 bd_abort_claiming(bdev, loop_configure);
1106 out_putf:
1107         fput(file);
1108         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1109         module_put(THIS_MODULE);
1110         return error;
1111 }
1112
1113 static void __loop_clr_fd(struct loop_device *lo, bool release)
1114 {
1115         struct file *filp;
1116         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1117
1118         /*
1119          * Flush loop_configure() and loop_change_fd(). It is acceptable for
1120          * loop_validate_file() to succeed, for actual clear operation has not
1121          * started yet.
1122          */
1123         mutex_lock(&loop_validate_mutex);
1124         mutex_unlock(&loop_validate_mutex);
1125         /*
1126          * loop_validate_file() now fails because l->lo_state != Lo_bound
1127          * became visible.
1128          */
1129
1130         /*
1131          * Since this function is called upon "ioctl(LOOP_CLR_FD)" xor "close()
1132          * after ioctl(LOOP_CLR_FD)", it is a sign of something going wrong if
1133          * lo->lo_state has changed while waiting for lo->lo_mutex.
1134          */
1135         mutex_lock(&lo->lo_mutex);
1136         BUG_ON(lo->lo_state != Lo_rundown);
1137         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1138
1139         if (test_bit(QUEUE_FLAG_WC, &lo->lo_queue->queue_flags))
1140                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, false, false);
1141
1142         /* freeze request queue during the transition */
1143         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1144
1145         destroy_workqueue(lo->workqueue);
1146         loop_free_idle_workers(lo, true);
1147         del_timer_sync(&lo->timer);
1148
1149         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1150         filp = lo->lo_backing_file;
1151         lo->lo_backing_file = NULL;
1152         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1153
1154         lo->lo_device = NULL;
1155         lo->lo_offset = 0;
1156         lo->lo_sizelimit = 0;
1157         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1158         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1159         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1160         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, 512);
1161         invalidate_disk(lo->lo_disk);
1162         loop_sysfs_exit(lo);
1163         /* let user-space know about this change */
1164         kobject_uevent(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1165         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1166         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1167         module_put(THIS_MODULE);
1168         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1169
1170         disk_force_media_change(lo->lo_disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1171
1172         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) {
1173                 int err;
1174
1175                 /*
1176                  * open_mutex has been held already in release path, so don't
1177                  * acquire it if this function is called in such case.
1178                  *
1179                  * If the reread partition isn't from release path, lo_refcnt
1180                  * must be at least one and it can only become zero when the
1181                  * current holder is released.
1182                  */
1183                 if (!release)
1184                         mutex_lock(&lo->lo_disk->open_mutex);
1185                 err = bdev_disk_changed(lo->lo_disk, false);
1186                 if (!release)
1187                         mutex_unlock(&lo->lo_disk->open_mutex);
1188                 if (err)
1189                         pr_warn("%s: partition scan of loop%d failed (rc=%d)\n",
1190                                 __func__, lo->lo_number, err);
1191                 /* Device is gone, no point in returning error */
1192         }
1193
1194         /*
1195          * lo->lo_state is set to Lo_unbound here after above partscan has
1196          * finished. There cannot be anybody else entering __loop_clr_fd() as
1197          * Lo_rundown state protects us from all the other places trying to
1198          * change the 'lo' device.
1199          */
1200         lo->lo_flags = 0;
1201         if (!part_shift)
1202                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART;
1203         mutex_lock(&lo->lo_mutex);
1204         lo->lo_state = Lo_unbound;
1205         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1206
1207         /*
1208          * Need not hold lo_mutex to fput backing file. Calling fput holding
1209          * lo_mutex triggers a circular lock dependency possibility warning as
1210          * fput can take open_mutex which is usually taken before lo_mutex.
1211          */
1212         fput(filp);
1213 }
1214
1215 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1216 {
1217         int err;
1218
1219         err = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
1220         if (err)
1221                 return err;
1222         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1223                 mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1224                 return -ENXIO;
1225         }
1226         /*
1227          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1228          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1229          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1230          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1231          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1232          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1233          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1234          * command to fail with EBUSY.
1235          */
1236         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1237                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1238                 mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1239                 return 0;
1240         }
1241         lo->lo_state = Lo_rundown;
1242         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1243
1244         __loop_clr_fd(lo, false);
1245         return 0;
1246 }
1247
1248 static int
1249 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1250 {
1251         int err;
1252         int prev_lo_flags;
1253         bool partscan = false;
1254         bool size_changed = false;
1255
1256         err = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
1257         if (err)
1258                 return err;
1259         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1260                 err = -ENXIO;
1261                 goto out_unlock;
1262         }
1263
1264         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1265             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1266                 size_changed = true;
1267                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1268                 invalidate_bdev(lo->lo_device);
1269         }
1270
1271         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1272         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1273
1274         prev_lo_flags = lo->lo_flags;
1275
1276         err = loop_set_status_from_info(lo, info);
1277         if (err)
1278                 goto out_unfreeze;
1279
1280         /* Mask out flags that can't be set using LOOP_SET_STATUS. */
1281         lo->lo_flags &= LOOP_SET_STATUS_SETTABLE_FLAGS;
1282         /* For those flags, use the previous values instead */
1283         lo->lo_flags |= prev_lo_flags & ~LOOP_SET_STATUS_SETTABLE_FLAGS;
1284         /* For flags that can't be cleared, use previous values too */
1285         lo->lo_flags |= prev_lo_flags & ~LOOP_SET_STATUS_CLEARABLE_FLAGS;
1286
1287         if (size_changed) {
1288                 loff_t new_size = get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit,
1289                                            lo->lo_backing_file);
1290                 loop_set_size(lo, new_size);
1291         }
1292
1293         loop_config_discard(lo);
1294
1295         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1296         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1297
1298 out_unfreeze:
1299         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1300
1301         if (!err && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1302              !(prev_lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1303                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART;
1304                 partscan = true;
1305         }
1306 out_unlock:
1307         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1308         if (partscan)
1309                 loop_reread_partitions(lo);
1310
1311         return err;
1312 }
1313
1314 static int
1315 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1316 {
1317         struct path path;
1318         struct kstat stat;
1319         int ret;
1320
1321         ret = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
1322         if (ret)
1323                 return ret;
1324         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1325                 mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1326                 return -ENXIO;
1327         }
1328
1329         memset(info, 0, sizeof(*info));
1330         info->lo_number = lo->lo_number;
1331         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1332         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1333         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1334         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1335
1336         /* Drop lo_mutex while we call into the filesystem. */
1337         path = lo->lo_backing_file->f_path;
1338         path_get(&path);
1339         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1340         ret = vfs_getattr(&path, &stat, STATX_INO, AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1341         if (!ret) {
1342                 info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1343                 info->lo_inode = stat.ino;
1344                 info->lo_rdevice = huge_encode_dev(stat.rdev);
1345         }
1346         path_put(&path);
1347         return ret;
1348 }
1349
1350 static void
1351 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1352 {
1353         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1354         info64->lo_number = info->lo_number;
1355         info64->lo_device = info->lo_device;
1356         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1357         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1358         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1359         info64->lo_sizelimit = 0;
1360         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1361         memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1362 }
1363
1364 static int
1365 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1366 {
1367         memset(info, 0, sizeof(*info));
1368         info->lo_number = info64->lo_number;
1369         info->lo_device = info64->lo_device;
1370         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1371         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1372         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1373         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1374         memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1375
1376         /* error in case values were truncated */
1377         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1378             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1379             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1380             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1381                 return -EOVERFLOW;
1382
1383         return 0;
1384 }
1385
1386 static int
1387 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1388 {
1389         struct loop_info info;
1390         struct loop_info64 info64;
1391
1392         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1393                 return -EFAULT;
1394         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1395         return loop_set_status(lo, &info64);
1396 }
1397
1398 static int
1399 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1400 {
1401         struct loop_info64 info64;
1402
1403         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1404                 return -EFAULT;
1405         return loop_set_status(lo, &info64);
1406 }
1407
1408 static int
1409 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1410         struct loop_info info;
1411         struct loop_info64 info64;
1412         int err;
1413
1414         if (!arg)
1415                 return -EINVAL;
1416         err = loop_get_status(lo, &info64);
1417         if (!err)
1418                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1419         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1420                 err = -EFAULT;
1421
1422         return err;
1423 }
1424
1425 static int
1426 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1427         struct loop_info64 info64;
1428         int err;
1429
1430         if (!arg)
1431                 return -EINVAL;
1432         err = loop_get_status(lo, &info64);
1433         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1434                 err = -EFAULT;
1435
1436         return err;
1437 }
1438
1439 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1440 {
1441         loff_t size;
1442
1443         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1444                 return -ENXIO;
1445
1446         size = get_loop_size(lo, lo->lo_backing_file);
1447         loop_set_size(lo, size);
1448
1449         return 0;
1450 }
1451
1452 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1453 {
1454         int error = -ENXIO;
1455         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1456                 goto out;
1457
1458         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1459         if (lo->use_dio == !!arg)
1460                 return 0;
1461         error = -EINVAL;
1462  out:
1463         return error;
1464 }
1465
1466 static int loop_set_block_size(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1467 {
1468         int err = 0;
1469
1470         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1471                 return -ENXIO;
1472
1473         err = blk_validate_block_size(arg);
1474         if (err)
1475                 return err;
1476
1477         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size == arg)
1478                 return 0;
1479
1480         sync_blockdev(lo->lo_device);
1481         invalidate_bdev(lo->lo_device);
1482
1483         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1484         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1485         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1486         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, arg);
1487         loop_update_dio(lo);
1488         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1489
1490         return err;
1491 }
1492
1493 static int lo_simple_ioctl(struct loop_device *lo, unsigned int cmd,
1494                            unsigned long arg)
1495 {
1496         int err;
1497
1498         err = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
1499         if (err)
1500                 return err;
1501         switch (cmd) {
1502         case LOOP_SET_CAPACITY:
1503                 err = loop_set_capacity(lo);
1504                 break;
1505         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1506                 err = loop_set_dio(lo, arg);
1507                 break;
1508         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1509                 err = loop_set_block_size(lo, arg);
1510                 break;
1511         default:
1512                 err = -EINVAL;
1513         }
1514         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1515         return err;
1516 }
1517
1518 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1519         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1520 {
1521         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1522         void __user *argp = (void __user *) arg;
1523         int err;
1524
1525         switch (cmd) {
1526         case LOOP_SET_FD: {
1527                 /*
1528                  * Legacy case - pass in a zeroed out struct loop_config with
1529                  * only the file descriptor set , which corresponds with the
1530                  * default parameters we'd have used otherwise.
1531                  */
1532                 struct loop_config config;
1533
1534                 memset(&config, 0, sizeof(config));
1535                 config.fd = arg;
1536
1537                 return loop_configure(lo, mode, bdev, &config);
1538         }
1539         case LOOP_CONFIGURE: {
1540                 struct loop_config config;
1541
1542                 if (copy_from_user(&config, argp, sizeof(config)))
1543                         return -EFAULT;
1544
1545                 return loop_configure(lo, mode, bdev, &config);
1546         }
1547         case LOOP_CHANGE_FD:
1548                 return loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1549         case LOOP_CLR_FD:
1550                 return loop_clr_fd(lo);
1551         case LOOP_SET_STATUS:
1552                 err = -EPERM;
1553                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1554                         err = loop_set_status_old(lo, argp);
1555                 }
1556                 break;
1557         case LOOP_GET_STATUS:
1558                 return loop_get_status_old(lo, argp);
1559         case LOOP_SET_STATUS64:
1560                 err = -EPERM;
1561                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1562                         err = loop_set_status64(lo, argp);
1563                 }
1564                 break;
1565         case LOOP_GET_STATUS64:
1566                 return loop_get_status64(lo, argp);
1567         case LOOP_SET_CAPACITY:
1568         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1569         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1570                 if (!(mode & FMODE_WRITE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1571                         return -EPERM;
1572                 fallthrough;
1573         default:
1574                 err = lo_simple_ioctl(lo, cmd, arg);
1575                 break;
1576         }
1577
1578         return err;
1579 }
1580
1581 #ifdef CONFIG_COMPAT
1582 struct compat_loop_info {
1583         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1584         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1585         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1586         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1587         compat_int_t    lo_offset;
1588         compat_int_t    lo_encrypt_type;        /* obsolete, ignored */
1589         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1590         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1591         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1592         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1593         compat_ulong_t  lo_init[2];
1594         char            reserved[4];
1595 };
1596
1597 /*
1598  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1599  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1600  */
1601 static noinline int
1602 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1603                         struct loop_info64 *info64)
1604 {
1605         struct compat_loop_info info;
1606
1607         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1608                 return -EFAULT;
1609
1610         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1611         info64->lo_number = info.lo_number;
1612         info64->lo_device = info.lo_device;
1613         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1614         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1615         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1616         info64->lo_sizelimit = 0;
1617         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1618         memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1619         return 0;
1620 }
1621
1622 /*
1623  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1624  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1625  */
1626 static noinline int
1627 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1628                       struct compat_loop_info __user *arg)
1629 {
1630         struct compat_loop_info info;
1631
1632         memset(&info, 0, sizeof(info));
1633         info.lo_number = info64->lo_number;
1634         info.lo_device = info64->lo_device;
1635         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1636         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1637         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1638         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1639         memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1640
1641         /* error in case values were truncated */
1642         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1643             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1644             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1645             info.lo_offset != info64->lo_offset)
1646                 return -EOVERFLOW;
1647
1648         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1649                 return -EFAULT;
1650         return 0;
1651 }
1652
1653 static int
1654 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1655                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1656 {
1657         struct loop_info64 info64;
1658         int ret;
1659
1660         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1661         if (ret < 0)
1662                 return ret;
1663         return loop_set_status(lo, &info64);
1664 }
1665
1666 static int
1667 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1668                        struct compat_loop_info __user *arg)
1669 {
1670         struct loop_info64 info64;
1671         int err;
1672
1673         if (!arg)
1674                 return -EINVAL;
1675         err = loop_get_status(lo, &info64);
1676         if (!err)
1677                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1678         return err;
1679 }
1680
1681 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1682                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1683 {
1684         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1685         int err;
1686
1687         switch(cmd) {
1688         case LOOP_SET_STATUS:
1689                 err = loop_set_status_compat(lo,
1690                              (const struct compat_loop_info __user *)arg);
1691                 break;
1692         case LOOP_GET_STATUS:
1693                 err = loop_get_status_compat(lo,
1694                                      (struct compat_loop_info __user *)arg);
1695                 break;
1696         case LOOP_SET_CAPACITY:
1697         case LOOP_CLR_FD:
1698         case LOOP_GET_STATUS64:
1699         case LOOP_SET_STATUS64:
1700         case LOOP_CONFIGURE:
1701                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1702                 fallthrough;
1703         case LOOP_SET_FD:
1704         case LOOP_CHANGE_FD:
1705         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1706         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1707                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1708                 break;
1709         default:
1710                 err = -ENOIOCTLCMD;
1711                 break;
1712         }
1713         return err;
1714 }
1715 #endif
1716
1717 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1718 {
1719         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1720         int err;
1721
1722         err = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
1723         if (err)
1724                 return err;
1725         if (lo->lo_state == Lo_deleting)
1726                 err = -ENXIO;
1727         else
1728                 atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1729         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1730         return err;
1731 }
1732
1733 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1734 {
1735         struct loop_device *lo = disk->private_data;
1736
1737         mutex_lock(&lo->lo_mutex);
1738         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1739                 goto out_unlock;
1740
1741         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1742                 if (lo->lo_state != Lo_bound)
1743                         goto out_unlock;
1744                 lo->lo_state = Lo_rundown;
1745                 mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1746                 /*
1747                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1748                  * and remove configuration after last close.
1749                  */
1750                 __loop_clr_fd(lo, true);
1751                 return;
1752         } else if (lo->lo_state == Lo_bound) {
1753                 /*
1754                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1755                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1756                  */
1757                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1758                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1759         }
1760
1761 out_unlock:
1762         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1763 }
1764
1765 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1766         .owner =        THIS_MODULE,
1767         .open =         lo_open,
1768         .release =      lo_release,
1769         .ioctl =        lo_ioctl,
1770 #ifdef CONFIG_COMPAT
1771         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1772 #endif
1773 };
1774
1775 /*
1776  * And now the modules code and kernel interface.
1777  */
1778 static int max_loop;
1779 module_param(max_loop, int, 0444);
1780 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1781 module_param(max_part, int, 0444);
1782 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1783
1784 static int hw_queue_depth = LOOP_DEFAULT_HW_Q_DEPTH;
1785
1786 static int loop_set_hw_queue_depth(const char *s, const struct kernel_param *p)
1787 {
1788         int ret = kstrtoint(s, 10, &hw_queue_depth);
1789
1790         return (ret || (hw_queue_depth < 1)) ? -EINVAL : 0;
1791 }
1792
1793 static const struct kernel_param_ops loop_hw_qdepth_param_ops = {
1794         .set    = loop_set_hw_queue_depth,
1795         .get    = param_get_int,
1796 };
1797
1798 device_param_cb(hw_queue_depth, &loop_hw_qdepth_param_ops, &hw_queue_depth, 0444);
1799 MODULE_PARM_DESC(hw_queue_depth, "Queue depth for each hardware queue. Default: 128");
1800
1801 MODULE_LICENSE("GPL");
1802 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1803
1804 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1805                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
1806 {
1807         struct request *rq = bd->rq;
1808         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1809         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1810
1811         blk_mq_start_request(rq);
1812
1813         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1814                 return BLK_STS_IOERR;
1815
1816         switch (req_op(rq)) {
1817         case REQ_OP_FLUSH:
1818         case REQ_OP_DISCARD:
1819         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1820                 cmd->use_aio = false;
1821                 break;
1822         default:
1823                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
1824                 break;
1825         }
1826
1827         /* always use the first bio's css */
1828         cmd->blkcg_css = NULL;
1829         cmd->memcg_css = NULL;
1830 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1831         if (rq->bio && rq->bio->bi_blkg) {
1832                 cmd->blkcg_css = &bio_blkcg(rq->bio)->css;
1833 #ifdef CONFIG_MEMCG
1834                 cmd->memcg_css =
1835                         cgroup_get_e_css(cmd->blkcg_css->cgroup,
1836                                         &memory_cgrp_subsys);
1837 #endif
1838         }
1839 #endif
1840         loop_queue_work(lo, cmd);
1841
1842         return BLK_STS_OK;
1843 }
1844
1845 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
1846 {
1847         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
1848         const bool write = op_is_write(req_op(rq));
1849         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1850         int ret = 0;
1851         struct mem_cgroup *old_memcg = NULL;
1852
1853         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
1854                 ret = -EIO;
1855                 goto failed;
1856         }
1857
1858         if (cmd->blkcg_css)
1859                 kthread_associate_blkcg(cmd->blkcg_css);
1860         if (cmd->memcg_css)
1861                 old_memcg = set_active_memcg(
1862                         mem_cgroup_from_css(cmd->memcg_css));
1863
1864         ret = do_req_filebacked(lo, rq);
1865
1866         if (cmd->blkcg_css)
1867                 kthread_associate_blkcg(NULL);
1868
1869         if (cmd->memcg_css) {
1870                 set_active_memcg(old_memcg);
1871                 css_put(cmd->memcg_css);
1872         }
1873  failed:
1874         /* complete non-aio request */
1875         if (!cmd->use_aio || ret) {
1876                 if (ret == -EOPNOTSUPP)
1877                         cmd->ret = ret;
1878                 else
1879                         cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
1880                 if (likely(!blk_should_fake_timeout(rq->q)))
1881                         blk_mq_complete_request(rq);
1882         }
1883 }
1884
1885 static void loop_process_work(struct loop_worker *worker,
1886                         struct list_head *cmd_list, struct loop_device *lo)
1887 {
1888         int orig_flags = current->flags;
1889         struct loop_cmd *cmd;
1890
1891         current->flags |= PF_LOCAL_THROTTLE | PF_MEMALLOC_NOIO;
1892         spin_lock_irq(&lo->lo_work_lock);
1893         while (!list_empty(cmd_list)) {
1894                 cmd = container_of(
1895                         cmd_list->next, struct loop_cmd, list_entry);
1896                 list_del(cmd_list->next);
1897                 spin_unlock_irq(&lo->lo_work_lock);
1898
1899                 loop_handle_cmd(cmd);
1900                 cond_resched();
1901
1902                 spin_lock_irq(&lo->lo_work_lock);
1903         }
1904
1905         /*
1906          * We only add to the idle list if there are no pending cmds
1907          * *and* the worker will not run again which ensures that it
1908          * is safe to free any worker on the idle list
1909          */
1910         if (worker && !work_pending(&worker->work)) {
1911                 worker->last_ran_at = jiffies;
1912                 list_add_tail(&worker->idle_list, &lo->idle_worker_list);
1913                 loop_set_timer(lo);
1914         }
1915         spin_unlock_irq(&lo->lo_work_lock);
1916         current->flags = orig_flags;
1917 }
1918
1919 static void loop_workfn(struct work_struct *work)
1920 {
1921         struct loop_worker *worker =
1922                 container_of(work, struct loop_worker, work);
1923         loop_process_work(worker, &worker->cmd_list, worker->lo);
1924 }
1925
1926 static void loop_rootcg_workfn(struct work_struct *work)
1927 {
1928         struct loop_device *lo =
1929                 container_of(work, struct loop_device, rootcg_work);
1930         loop_process_work(NULL, &lo->rootcg_cmd_list, lo);
1931 }
1932
1933 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
1934         .queue_rq       = loop_queue_rq,
1935         .complete       = lo_complete_rq,
1936 };
1937
1938 static int loop_add(int i)
1939 {
1940         struct loop_device *lo;
1941         struct gendisk *disk;
1942         int err;
1943
1944         err = -ENOMEM;
1945         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
1946         if (!lo)
1947                 goto out;
1948         lo->worker_tree = RB_ROOT;
1949         INIT_LIST_HEAD(&lo->idle_worker_list);
1950         timer_setup(&lo->timer, loop_free_idle_workers_timer, TIMER_DEFERRABLE);
1951         lo->lo_state = Lo_unbound;
1952
1953         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1954         if (err)
1955                 goto out_free_dev;
1956
1957         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
1958         if (i >= 0) {
1959                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
1960                 if (err == -ENOSPC)
1961                         err = -EEXIST;
1962         } else {
1963                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
1964         }
1965         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1966         if (err < 0)
1967                 goto out_free_dev;
1968         i = err;
1969
1970         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
1971         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
1972         lo->tag_set.queue_depth = hw_queue_depth;
1973         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
1974         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
1975         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE | BLK_MQ_F_STACKING |
1976                 BLK_MQ_F_NO_SCHED_BY_DEFAULT;
1977         lo->tag_set.driver_data = lo;
1978
1979         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
1980         if (err)
1981                 goto out_free_idr;
1982
1983         disk = lo->lo_disk = blk_mq_alloc_disk(&lo->tag_set, lo);
1984         if (IS_ERR(disk)) {
1985                 err = PTR_ERR(disk);
1986                 goto out_cleanup_tags;
1987         }
1988         lo->lo_queue = lo->lo_disk->queue;
1989
1990         blk_queue_max_hw_sectors(lo->lo_queue, BLK_DEF_MAX_SECTORS);
1991
1992         /*
1993          * By default, we do buffer IO, so it doesn't make sense to enable
1994          * merge because the I/O submitted to backing file is handled page by
1995          * page. For directio mode, merge does help to dispatch bigger request
1996          * to underlayer disk. We will enable merge once directio is enabled.
1997          */
1998         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
1999
2000         /*
2001          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
2002          * scanning can be requested individually per-device during its
2003          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
2004          * devices. The needed partition minors are allocated from the
2005          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
2006          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
2007          * used.
2008          *
2009          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
2010          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
2011          * multiples of max_part.
2012          *
2013          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
2014          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
2015          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
2016          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
2017          */
2018         if (!part_shift)
2019                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART;
2020         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
2021         mutex_init(&lo->lo_mutex);
2022         lo->lo_number           = i;
2023         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
2024         spin_lock_init(&lo->lo_work_lock);
2025         disk->major             = LOOP_MAJOR;
2026         disk->first_minor       = i << part_shift;
2027         disk->minors            = 1 << part_shift;
2028         disk->fops              = &lo_fops;
2029         disk->private_data      = lo;
2030         disk->queue             = lo->lo_queue;
2031         disk->events            = DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE;
2032         disk->event_flags       = DISK_EVENT_FLAG_UEVENT;
2033         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
2034         /* Make this loop device reachable from pathname. */
2035         err = add_disk(disk);
2036         if (err)
2037                 goto out_cleanup_disk;
2038
2039         /* Show this loop device. */
2040         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2041         lo->idr_visible = true;
2042         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2043
2044         return i;
2045
2046 out_cleanup_disk:
2047         blk_cleanup_disk(disk);
2048 out_cleanup_tags:
2049         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2050 out_free_idr:
2051         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2052         idr_remove(&loop_index_idr, i);
2053         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2054 out_free_dev:
2055         kfree(lo);
2056 out:
2057         return err;
2058 }
2059
2060 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
2061 {
2062         /* Make this loop device unreachable from pathname. */
2063         del_gendisk(lo->lo_disk);
2064         blk_cleanup_disk(lo->lo_disk);
2065         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2066
2067         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2068         idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
2069         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2070         /* There is no route which can find this loop device. */
2071         mutex_destroy(&lo->lo_mutex);
2072         kfree(lo);
2073 }
2074
2075 static void loop_probe(dev_t dev)
2076 {
2077         int idx = MINOR(dev) >> part_shift;
2078
2079         if (max_loop && idx >= max_loop)
2080                 return;
2081         loop_add(idx);
2082 }
2083
2084 static int loop_control_remove(int idx)
2085 {
2086         struct loop_device *lo;
2087         int ret;
2088
2089         if (idx < 0) {
2090                 pr_warn_once("deleting an unspecified loop device is not supported.\n");
2091                 return -EINVAL;
2092         }
2093
2094         /* Hide this loop device for serialization. */
2095         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
2096         if (ret)
2097                 return ret;
2098         lo = idr_find(&loop_index_idr, idx);
2099         if (!lo || !lo->idr_visible)
2100                 ret = -ENODEV;
2101         else
2102                 lo->idr_visible = false;
2103         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2104         if (ret)
2105                 return ret;
2106
2107         /* Check whether this loop device can be removed. */
2108         ret = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
2109         if (ret)
2110                 goto mark_visible;
2111         if (lo->lo_state != Lo_unbound ||
2112             atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
2113                 mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
2114                 ret = -EBUSY;
2115                 goto mark_visible;
2116         }
2117         /* Mark this loop device no longer open()-able. */
2118         lo->lo_state = Lo_deleting;
2119         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
2120
2121         loop_remove(lo);
2122         return 0;
2123
2124 mark_visible:
2125         /* Show this loop device again. */
2126         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2127         lo->idr_visible = true;
2128         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2129         return ret;
2130 }
2131
2132 static int loop_control_get_free(int idx)
2133 {
2134         struct loop_device *lo;
2135         int id, ret;
2136
2137         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
2138         if (ret)
2139                 return ret;
2140         idr_for_each_entry(&loop_index_idr, lo, id) {
2141                 /* Hitting a race results in creating a new loop device which is harmless. */
2142                 if (lo->idr_visible && data_race(lo->lo_state) == Lo_unbound)
2143                         goto found;
2144         }
2145         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2146         return loop_add(-1);
2147 found:
2148         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2149         return id;
2150 }
2151
2152 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
2153                                unsigned long parm)
2154 {
2155         switch (cmd) {
2156         case LOOP_CTL_ADD:
2157                 return loop_add(parm);
2158         case LOOP_CTL_REMOVE:
2159                 return loop_control_remove(parm);
2160         case LOOP_CTL_GET_FREE:
2161                 return loop_control_get_free(parm);
2162         default:
2163                 return -ENOSYS;
2164         }
2165 }
2166
2167 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
2168         .open           = nonseekable_open,
2169         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
2170         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
2171         .owner          = THIS_MODULE,
2172         .llseek         = noop_llseek,
2173 };
2174
2175 static struct miscdevice loop_misc = {
2176         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
2177         .name           = "loop-control",
2178         .fops           = &loop_ctl_fops,
2179 };
2180
2181 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
2182 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
2183
2184 static int __init loop_init(void)
2185 {
2186         int i, nr;
2187         int err;
2188
2189         part_shift = 0;
2190         if (max_part > 0) {
2191                 part_shift = fls(max_part);
2192
2193                 /*
2194                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2195                  * to user space so that user can decide correct minor number
2196                  * if [s]he want to create more devices.
2197                  *
2198                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2199                  * for the whole disk.
2200                  */
2201                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2202         }
2203
2204         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2205                 err = -EINVAL;
2206                 goto err_out;
2207         }
2208
2209         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2210                 err = -EINVAL;
2211                 goto err_out;
2212         }
2213
2214         /*
2215          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2216          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2217          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2218          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2219          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2220          * a 'dead' device node.
2221          */
2222         if (max_loop)
2223                 nr = max_loop;
2224         else
2225                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2226
2227         err = misc_register(&loop_misc);
2228         if (err < 0)
2229                 goto err_out;
2230
2231
2232         if (__register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop", loop_probe)) {
2233                 err = -EIO;
2234                 goto misc_out;
2235         }
2236
2237         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2238         for (i = 0; i < nr; i++)
2239                 loop_add(i);
2240
2241         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2242         return 0;
2243
2244 misc_out:
2245         misc_deregister(&loop_misc);
2246 err_out:
2247         return err;
2248 }
2249
2250 static void __exit loop_exit(void)
2251 {
2252         struct loop_device *lo;
2253         int id;
2254
2255         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2256         misc_deregister(&loop_misc);
2257
2258         /*
2259          * There is no need to use loop_ctl_mutex here, for nobody else can
2260          * access loop_index_idr when this module is unloading (unless forced
2261          * module unloading is requested). If this is not a clean unloading,
2262          * we have no means to avoid kernel crash.
2263          */
2264         idr_for_each_entry(&loop_index_idr, lo, id)
2265                 loop_remove(lo);
2266
2267         idr_destroy(&loop_index_idr);
2268 }
2269
2270 module_init(loop_init);
2271 module_exit(loop_exit);
2272
2273 #ifndef MODULE
2274 static int __init max_loop_setup(char *str)
2275 {
2276         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2277         return 1;
2278 }
2279
2280 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2281 #endif