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
  83 #include "loop.h"
  84
  85 #include <linux/uaccess.h>
  86
  87 #define LOOP_IDLE_WORKER_TIMEOUT (60 * HZ)
  88
  89 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  90 static DEFINE_MUTEX(loop_ctl_mutex);
  91 static DEFINE_MUTEX(loop_validate_mutex);
  92
  93 /**
  94  * loop_global_lock_killable() - take locks for safe loop_validate_file() test
  95  *
  96  * @lo: struct loop_device
  97  * @global: true if @lo is about to bind another "struct loop_device", false otherwise
  98  *
  99  * Returns 0 on success, -EINTR otherwise.
 100  *
 101  * Since loop_validate_file() traverses on other "struct loop_device" if
 102  * is_loop_device() is true, we need a global lock for serializing concurrent
 103  * loop_configure()/loop_change_fd()/__loop_clr_fd() calls.
 104  */
 105 static int loop_global_lock_killable(struct loop_device *lo, bool global)
 106 {
 107         int err;
 108
 109         if (global) {
 110                 err = mutex_lock_killable(&loop_validate_mutex);
 111                 if (err)
 112                         return err;
 113         }
 114         err = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
 115         if (err && global)
 116                 mutex_unlock(&loop_validate_mutex);
 117         return err;
 118 }
 119
 120 /**
 121  * loop_global_unlock() - release locks taken by loop_global_lock_killable()
 122  *
 123  * @lo: struct loop_device
 124  * @global: true if @lo was about to bind another "struct loop_device", false otherwise
 125  */
 126 static void loop_global_unlock(struct loop_device *lo, bool global)
 127 {
 128         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
 129         if (global)
 130                 mutex_unlock(&loop_validate_mutex);
 131 }
 132
 133 static int max_part;
 134 static int part_shift;
 135
 136 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 137 {
 138         loff_t loopsize;
 139
 140         /* Compute loopsize in bytes */
 141         loopsize = i_size_read(file->f_mapping->host);
 142         if (offset > 0)
 143                 loopsize -= offset;
 144         /* offset is beyond i_size, weird but possible */
 145         if (loopsize < 0)
 146                 return 0;
 147
 148         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 149                 loopsize = sizelimit;
 150         /*
 151          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 152          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 153          */
 154         return loopsize >> 9;
 155 }
 156
 157 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 158 {
 159         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 160 }
 161
 162 static void __loop_update_dio(struct loop_device *lo, bool dio)
 163 {
 164         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 165         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 166         struct inode *inode = mapping->host;
 167         unsigned short sb_bsize = 0;
 168         unsigned dio_align = 0;
 169         bool use_dio;
 170
 171         if (inode->i_sb->s_bdev) {
 172                 sb_bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
 173                 dio_align = sb_bsize - 1;
 174         }
 175
 176         /*
 177          * We support direct I/O only if lo_offset is aligned with the
 178          * logical I/O size of backing device, and the logical block
 179          * size of loop is bigger than the backing device's.
 180          *
 181          * TODO: the above condition may be loosed in the future, and
 182          * direct I/O may be switched runtime at that time because most
 183          * of requests in sane applications should be PAGE_SIZE aligned
 184          */
 185         if (dio) {
 186                 if (queue_logical_block_size(lo->lo_queue) >= sb_bsize &&
 187                                 !(lo->lo_offset & dio_align) &&
 188                                 mapping->a_ops->direct_IO)
 189                         use_dio = true;
 190                 else
 191                         use_dio = false;
 192         } else {
 193                 use_dio = false;
 194         }
 195
 196         if (lo->use_dio == use_dio)
 197                 return;
 198
 199         /* flush dirty pages before changing direct IO */
 200         vfs_fsync(file, 0);
 201
 202         /*
 203          * The flag of LO_FLAGS_DIRECT_IO is handled similarly with
 204          * LO_FLAGS_READ_ONLY, both are set from kernel, and losetup
 205          * will get updated by ioctl(LOOP_GET_STATUS)
 206          */
 207         if (lo->lo_state == Lo_bound)
 208                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 209         lo->use_dio = use_dio;
 210         if (use_dio) {
 211                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 212                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 213         } else {
 214                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 215                 lo->lo_flags &= ~LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 216         }
 217         if (lo->lo_state == Lo_bound)
 218                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 219 }
 220
 221 /**
 222  * loop_set_size() - sets device size and notifies userspace
 223  * @lo: struct loop_device to set the size for
 224  * @size: new size of the loop device
 225  *
 226  * Callers must validate that the size passed into this function fits into
 227  * a sector_t, eg using loop_validate_size()
 228  */
 229 static void loop_set_size(struct loop_device *lo, loff_t size)
 230 {
 231         if (!set_capacity_and_notify(lo->lo_disk, size))
 232                 kobject_uevent(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 233 }
 234
 235 static int lo_write_bvec(struct file *file, struct bio_vec *bvec, loff_t *ppos)
 236 {
 237         struct iov_iter i;
 238         ssize_t bw;
 239
 240         iov_iter_bvec(&i, WRITE, bvec, 1, bvec->bv_len);
 241
 242         file_start_write(file);
 243         bw = vfs_iter_write(file, &i, ppos, 0);
 244         file_end_write(file);
 245
 246         if (likely(bw ==  bvec->bv_len))
 247                 return 0;
 248
 249         printk_ratelimited(KERN_ERR
 250                 "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 251                 (unsigned long long)*ppos, bvec->bv_len);
 252         if (bw >= 0)
 253                 bw = -EIO;
 254         return bw;
 255 }
 256
 257 static int lo_write_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 258                 loff_t pos)
 259 {
 260         struct bio_vec bvec;
 261         struct req_iterator iter;
 262         int ret = 0;
 263
 264         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 265                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &bvec, &pos);
 266                 if (ret < 0)
 267                         break;
 268                 cond_resched();
 269         }
 270
 271         return ret;
 272 }
 273
 274 static int lo_read_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 275                 loff_t pos)
 276 {
 277         struct bio_vec bvec;
 278         struct req_iterator iter;
 279         struct iov_iter i;
 280         ssize_t len;
 281
 282         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 283                 iov_iter_bvec(&i, READ, &bvec, 1, bvec.bv_len);
 284                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 285                 if (len < 0)
 286                         return len;
 287
 288                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 289
 290                 if (len != bvec.bv_len) {
 291                         struct bio *bio;
 292
 293                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 294                                 zero_fill_bio(bio);
 295                         break;
 296                 }
 297                 cond_resched();
 298         }
 299
 300         return 0;
 301 }
 302
 303 static int lo_fallocate(struct loop_device *lo, struct request *rq, loff_t pos,
 304                         int mode)
 305 {
 306         /*
 307          * We use fallocate to manipulate the space mappings used by the image
 308          * a.k.a. discard/zerorange.
 309          */
 310         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 311         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 312         int ret;
 313
 314         mode |= FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 315
 316         if (!blk_queue_discard(q)) {
 317                 ret = -EOPNOTSUPP;
 318                 goto out;
 319         }
 320
 321         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos, blk_rq_bytes(rq));
 322         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL && ret != -EOPNOTSUPP))
 323                 ret = -EIO;
 324  out:
 325         return ret;
 326 }
 327
 328 static int lo_req_flush(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 329 {
 330         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 331         int ret = vfs_fsync(file, 0);
 332         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 333                 ret = -EIO;
 334
 335         return ret;
 336 }
 337
 338 static void lo_complete_rq(struct request *rq)
 339 {
 340         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 341         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
 342
 343         if (!cmd->use_aio || cmd->ret < 0 || cmd->ret == blk_rq_bytes(rq) ||
 344             req_op(rq) != REQ_OP_READ) {
 345                 if (cmd->ret < 0)
 346                         ret = errno_to_blk_status(cmd->ret);
 347                 goto end_io;
 348         }
 349
 350         /*
 351          * Short READ - if we got some data, advance our request and
 352          * retry it. If we got no data, end the rest with EIO.
 353          */
 354         if (cmd->ret) {
 355                 blk_update_request(rq, BLK_STS_OK, cmd->ret);
 356                 cmd->ret = 0;
 357                 blk_mq_requeue_request(rq, true);
 358         } else {
 359                 if (cmd->use_aio) {
 360                         struct bio *bio = rq->bio;
 361
 362                         while (bio) {
 363                                 zero_fill_bio(bio);
 364                                 bio = bio->bi_next;
 365                         }
 366                 }
 367                 ret = BLK_STS_IOERR;
 368 end_io:
 369                 blk_mq_end_request(rq, ret);
 370         }
 371 }
 372
 373 static void lo_rw_aio_do_completion(struct loop_cmd *cmd)
 374 {
 375         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 376
 377         if (!atomic_dec_and_test(&cmd->ref))
 378                 return;
 379         kfree(cmd->bvec);
 380         cmd->bvec = NULL;
 381         if (likely(!blk_should_fake_timeout(rq->q)))
 382                 blk_mq_complete_request(rq);
 383 }
 384
 385 static void lo_rw_aio_complete(struct kiocb *iocb, long ret)
 386 {
 387         struct loop_cmd *cmd = container_of(iocb, struct loop_cmd, iocb);
 388
 389         cmd->ret = ret;
 390         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 391 }
 392
 393 static int lo_rw_aio(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd,
 394                      loff_t pos, bool rw)
 395 {
 396         struct iov_iter iter;
 397         struct req_iterator rq_iter;
 398         struct bio_vec *bvec;
 399         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 400         struct bio *bio = rq->bio;
 401         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 402         struct bio_vec tmp;
 403         unsigned int offset;
 404         int nr_bvec = 0;
 405         int ret;
 406
 407         rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter)
 408                 nr_bvec++;
 409
 410         if (rq->bio != rq->biotail) {
 411
 412                 bvec = kmalloc_array(nr_bvec, sizeof(struct bio_vec),
 413                                      GFP_NOIO);
 414                 if (!bvec)
 415                         return -EIO;
 416                 cmd->bvec = bvec;
 417
 418                 /*
 419                  * The bios of the request may be started from the middle of
 420                  * the 'bvec' because of bio splitting, so we can't directly
 421                  * copy bio->bi_iov_vec to new bvec. The rq_for_each_bvec
 422                  * API will take care of all details for us.
 423                  */
 424                 rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter) {
 425                         *bvec = tmp;
 426                         bvec++;
 427                 }
 428                 bvec = cmd->bvec;
 429                 offset = 0;
 430         } else {
 431                 /*
 432                  * Same here, this bio may be started from the middle of the
 433                  * 'bvec' because of bio splitting, so offset from the bvec
 434                  * must be passed to iov iterator
 435                  */
 436                 offset = bio->bi_iter.bi_bvec_done;
 437                 bvec = __bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
 438         }
 439         atomic_set(&cmd->ref, 2);
 440
 441         iov_iter_bvec(&iter, rw, bvec, nr_bvec, blk_rq_bytes(rq));
 442         iter.iov_offset = offset;
 443
 444         cmd->iocb.ki_pos = pos;
 445         cmd->iocb.ki_filp = file;
 446         cmd->iocb.ki_complete = lo_rw_aio_complete;
 447         cmd->iocb.ki_flags = IOCB_DIRECT;
 448         cmd->iocb.ki_ioprio = IOPRIO_PRIO_VALUE(IOPRIO_CLASS_NONE, 0);
 449
 450         if (rw == WRITE)
 451                 ret = call_write_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 452         else
 453                 ret = call_read_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 454
 455         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 456
 457         if (ret != -EIOCBQUEUED)
 458                 lo_rw_aio_complete(&cmd->iocb, ret);
 459         return 0;
 460 }
 461
 462 static int do_req_filebacked(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 463 {
 464         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 465         loff_t pos = ((loff_t) blk_rq_pos(rq) << 9) + lo->lo_offset;
 466
 467         /*
 468          * lo_write_simple and lo_read_simple should have been covered
 469          * by io submit style function like lo_rw_aio(), one blocker
 470          * is that lo_read_simple() need to call flush_dcache_page after
 471          * the page is written from kernel, and it isn't easy to handle
 472          * this in io submit style function which submits all segments
 473          * of the req at one time. And direct read IO doesn't need to
 474          * run flush_dcache_page().
 475          */
 476         switch (req_op(rq)) {
 477         case REQ_OP_FLUSH:
 478                 return lo_req_flush(lo, rq);
 479         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 480                 /*
 481                  * If the caller doesn't want deallocation, call zeroout to
 482                  * write zeroes the range.  Otherwise, punch them out.
 483                  */
 484                 return lo_fallocate(lo, rq, pos,
 485                         (rq->cmd_flags & REQ_NOUNMAP) ?
 486                                 FALLOC_FL_ZERO_RANGE :
 487                                 FALLOC_FL_PUNCH_HOLE);
 488         case REQ_OP_DISCARD:
 489                 return lo_fallocate(lo, rq, pos, FALLOC_FL_PUNCH_HOLE);
 490         case REQ_OP_WRITE:
 491                 if (cmd->use_aio)
 492                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, WRITE);
 493                 else
 494                         return lo_write_simple(lo, rq, pos);
 495         case REQ_OP_READ:
 496                 if (cmd->use_aio)
 497                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, READ);
 498                 else
 499                         return lo_read_simple(lo, rq, pos);
 500         default:
 501                 WARN_ON_ONCE(1);
 502                 return -EIO;
 503         }
 504 }
 505
 506 static inline void loop_update_dio(struct loop_device *lo)
 507 {
 508         __loop_update_dio(lo, (lo->lo_backing_file->f_flags & O_DIRECT) |
 509                                 lo->use_dio);
 510 }
 511
 512 static void loop_reread_partitions(struct loop_device *lo)
 513 {
 514         int rc;
 515
 516         mutex_lock(&lo->lo_disk->open_mutex);
 517         rc = bdev_disk_changed(lo->lo_disk, false);
 518         mutex_unlock(&lo->lo_disk->open_mutex);
 519         if (rc)
 520                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d (%s) failed (rc=%d)\n",
 521                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name, rc);
 522 }
 523
 524 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 525 {
 526         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 527
 528         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && imajor(i) == LOOP_MAJOR;
 529 }
 530
 531 static int loop_validate_file(struct file *file, struct block_device *bdev)
 532 {
 533         struct inode    *inode = file->f_mapping->host;
 534         struct file     *f = file;
 535
 536         /* Avoid recursion */
 537         while (is_loop_device(f)) {
 538                 struct loop_device *l;
 539
 540                 lockdep_assert_held(&loop_validate_mutex);
 541                 if (f->f_mapping->host->i_rdev == bdev->bd_dev)
 542                         return -EBADF;
 543
 544                 l = I_BDEV(f->f_mapping->host)->bd_disk->private_data;
 545                 if (l->lo_state != Lo_bound)
 546                         return -EINVAL;
 547                 /* Order wrt setting lo->lo_backing_file in loop_configure(). */
 548                 rmb();
 549                 f = l->lo_backing_file;
 550         }
 551         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 552                 return -EINVAL;
 553         return 0;
 554 }
 555
 556 /*
 557  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 558  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 559  * the original file and in High Availability environments to switch to
 560  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 561  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 562  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 563  */
 564 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 565                           unsigned int arg)
 566 {
 567         struct file *file = fget(arg);
 568         struct file *old_file;
 569         int error;
 570         bool partscan;
 571         bool is_loop;
 572
 573         if (!file)
 574                 return -EBADF;
 575         is_loop = is_loop_device(file);
 576         error = loop_global_lock_killable(lo, is_loop);
 577         if (error)
 578                 goto out_putf;
 579         error = -ENXIO;
 580         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 581                 goto out_err;
 582
 583         /* the loop device has to be read-only */
 584         error = -EINVAL;
 585         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 586                 goto out_err;
 587
 588         error = loop_validate_file(file, bdev);
 589         if (error)
 590                 goto out_err;
 591
 592         old_file = lo->lo_backing_file;
 593
 594         error = -EINVAL;
 595
 596         /* size of the new backing store needs to be the same */
 597         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 598                 goto out_err;
 599
 600         /* and ... switch */
 601         disk_force_media_change(lo->lo_disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
 602         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 603         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 604         lo->lo_backing_file = file;
 605         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(file->f_mapping);
 606         mapping_set_gfp_mask(file->f_mapping,
 607                              lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 608         loop_update_dio(lo);
 609         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 610         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
 611         loop_global_unlock(lo, is_loop);
 612
 613         /*
 614          * Flush loop_validate_file() before fput(), for l->lo_backing_file
 615          * might be pointing at old_file which might be the last reference.
 616          */
 617         if (!is_loop) {
 618                 mutex_lock(&loop_validate_mutex);
 619                 mutex_unlock(&loop_validate_mutex);
 620         }
 621         /*
 622          * We must drop file reference outside of lo_mutex as dropping
 623          * the file ref can take open_mutex which creates circular locking
 624          * dependency.
 625          */
 626         fput(old_file);
 627         if (partscan)
 628                 loop_reread_partitions(lo);
 629         return 0;
 630
 631 out_err:
 632         loop_global_unlock(lo, is_loop);
 633 out_putf:
 634         fput(file);
 635         return error;
 636 }
 637
 638 /* loop sysfs attributes */
 639
 640 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 641                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 642 {
 643         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 644         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 645
 646         return callback(lo, page);
 647 }
 648
 649 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 650 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 651 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 652                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 653 {                                                                       \
 654         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 655 }                                                                       \
 656 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 657         __ATTR(_name, 0444, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 658
 659 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 660 {
 661         ssize_t ret;
 662         char *p = NULL;
 663
 664         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 665         if (lo->lo_backing_file)
 666                 p = file_path(lo->lo_backing_file, buf, PAGE_SIZE - 1);
 667         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 668
 669         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 670                 ret = PTR_ERR(p);
 671         else {
 672                 ret = strlen(p);
 673                 memmove(buf, p, ret);
 674                 buf[ret++] = '\n';
 675                 buf[ret] = 0;
 676         }
 677
 678         return ret;
 679 }
 680
 681 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 682 {
 683         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 684 }
 685
 686 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 687 {
 688         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 689 }
 690
 691 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 692 {
 693         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 694
 695         return sprintf(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 696 }
 697
 698 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 699 {
 700         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 701
 702         return sprintf(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 703 }
 704
 705 static ssize_t loop_attr_dio_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 706 {
 707         int dio = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO);
 708
 709         return sprintf(buf, "%s\n", dio ? "1" : "0");
 710 }
 711
 712 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 713 LOOP_ATTR_RO(offset);
 714 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 715 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 716 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 717 LOOP_ATTR_RO(dio);
 718
 719 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 720         &loop_attr_backing_file.attr,
 721         &loop_attr_offset.attr,
 722         &loop_attr_sizelimit.attr,
 723         &loop_attr_autoclear.attr,
 724         &loop_attr_partscan.attr,
 725         &loop_attr_dio.attr,
 726         NULL,
 727 };
 728
 729 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 730         .name = "loop",
 731         .attrs= loop_attrs,
 732 };
 733
 734 static void loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 735 {
 736         lo->sysfs_inited = !sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 737                                                 &loop_attribute_group);
 738 }
 739
 740 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 741 {
 742         if (lo->sysfs_inited)
 743                 sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 744                                    &loop_attribute_group);
 745 }
 746
 747 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 748 {
 749         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 750         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 751         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 752         u32 granularity, max_discard_sectors;
 753
 754         /*
 755          * If the backing device is a block device, mirror its zeroing
 756          * capability. Set the discard sectors to the block device's zeroing
 757          * capabilities because loop discards result in blkdev_issue_zeroout(),
 758          * not blkdev_issue_discard(). This maintains consistent behavior with
 759          * file-backed loop devices: discarded regions read back as zero.
 760          */
 761         if (S_ISBLK(inode->i_mode)) {
 762                 struct request_queue *backingq = bdev_get_queue(I_BDEV(inode));
 763
 764                 max_discard_sectors = backingq->limits.max_write_zeroes_sectors;
 765                 granularity = backingq->limits.discard_granularity ?:
 766                         queue_physical_block_size(backingq);
 767
 768         /*
 769          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 770          * image a.k.a. discard.
 771          */
 772         } else if (!file->f_op->fallocate) {
 773                 max_discard_sectors = 0;
 774                 granularity = 0;
 775
 776         } else {
 777                 max_discard_sectors = UINT_MAX >> 9;
 778                 granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 779         }
 780
 781         if (max_discard_sectors) {
 782                 q->limits.discard_granularity = granularity;
 783                 blk_queue_max_discard_sectors(q, max_discard_sectors);
 784                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, max_discard_sectors);
 785                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 786         } else {
 787                 q->limits.discard_granularity = 0;
 788                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 789                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 790                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 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 static void loop_free_idle_workers(struct timer_list *timer);
 808
 809 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
 810 static inline int queue_on_root_worker(struct cgroup_subsys_state *css)
 811 {
 812         return !css || css == blkcg_root_css;
 813 }
 814 #else
 815 static inline int queue_on_root_worker(struct cgroup_subsys_state *css)
 816 {
 817         return !css;
 818 }
 819 #endif
 820
 821 static void loop_queue_work(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd)
 822 {
 823         struct rb_node **node = &(lo->worker_tree.rb_node), *parent = NULL;
 824         struct loop_worker *cur_worker, *worker = NULL;
 825         struct work_struct *work;
 826         struct list_head *cmd_list;
 827
 828         spin_lock_irq(&lo->lo_work_lock);
 829
 830         if (queue_on_root_worker(cmd->blkcg_css))
 831                 goto queue_work;
 832
 833         node = &lo->worker_tree.rb_node;
 834
 835         while (*node) {
 836                 parent = *node;
 837                 cur_worker = container_of(*node, struct loop_worker, rb_node);
 838                 if (cur_worker->blkcg_css == cmd->blkcg_css) {
 839                         worker = cur_worker;
 840                         break;
 841                 } else if ((long)cur_worker->blkcg_css < (long)cmd->blkcg_css) {
 842                         node = &(*node)->rb_left;
 843                 } else {
 844                         node = &(*node)->rb_right;
 845                 }
 846         }
 847         if (worker)
 848                 goto queue_work;
 849
 850         worker = kzalloc(sizeof(struct loop_worker), GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
 851         /*
 852          * In the event we cannot allocate a worker, just queue on the
 853          * rootcg worker and issue the I/O as the rootcg
 854          */
 855         if (!worker) {
 856                 cmd->blkcg_css = NULL;
 857                 if (cmd->memcg_css)
 858                         css_put(cmd->memcg_css);
 859                 cmd->memcg_css = NULL;
 860                 goto queue_work;
 861         }
 862
 863         worker->blkcg_css = cmd->blkcg_css;
 864         css_get(worker->blkcg_css);
 865         INIT_WORK(&worker->work, loop_workfn);
 866         INIT_LIST_HEAD(&worker->cmd_list);
 867         INIT_LIST_HEAD(&worker->idle_list);
 868         worker->lo = lo;
 869         rb_link_node(&worker->rb_node, parent, node);
 870         rb_insert_color(&worker->rb_node, &lo->worker_tree);
 871 queue_work:
 872         if (worker) {
 873                 /*
 874                  * We need to remove from the idle list here while
 875                  * holding the lock so that the idle timer doesn't
 876                  * free the worker
 877                  */
 878                 if (!list_empty(&worker->idle_list))
 879                         list_del_init(&worker->idle_list);
 880                 work = &worker->work;
 881                 cmd_list = &worker->cmd_list;
 882         } else {
 883                 work = &lo->rootcg_work;
 884                 cmd_list = &lo->rootcg_cmd_list;
 885         }
 886         list_add_tail(&cmd->list_entry, cmd_list);
 887         queue_work(lo->workqueue, work);
 888         spin_unlock_irq(&lo->lo_work_lock);
 889 }
 890
 891 static void loop_update_rotational(struct loop_device *lo)
 892 {
 893         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 894         struct inode *file_inode = file->f_mapping->host;
 895         struct block_device *file_bdev = file_inode->i_sb->s_bdev;
 896         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 897         bool nonrot = true;
 898
 899         /* not all filesystems (e.g. tmpfs) have a sb->s_bdev */
 900         if (file_bdev)
 901                 nonrot = blk_queue_nonrot(bdev_get_queue(file_bdev));
 902
 903         if (nonrot)
 904                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 905         else
 906                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 907 }
 908
 909 /**
 910  * loop_set_status_from_info - configure device from loop_info
 911  * @lo: struct loop_device to configure
 912  * @info: struct loop_info64 to configure the device with
 913  *
 914  * Configures the loop device parameters according to the passed
 915  * in loop_info64 configuration.
 916  */
 917 static int
 918 loop_set_status_from_info(struct loop_device *lo,
 919                           const struct loop_info64 *info)
 920 {
 921         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE)
 922                 return -EINVAL;
 923
 924         switch (info->lo_encrypt_type) {
 925         case LO_CRYPT_NONE:
 926                 break;
 927         case LO_CRYPT_XOR:
 928                 pr_warn("support for the xor transformation has been removed.\n");
 929                 return -EINVAL;
 930         case LO_CRYPT_CRYPTOAPI:
 931                 pr_warn("support for cryptoloop has been removed.  Use dm-crypt instead.\n");
 932                 return -EINVAL;
 933         default:
 934                 return -EINVAL;
 935         }
 936
 937         lo->lo_offset = info->lo_offset;
 938         lo->lo_sizelimit = info->lo_sizelimit;
 939         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
 940         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
 941         lo->lo_flags = info->lo_flags;
 942         return 0;
 943 }
 944
 945 static int loop_configure(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 946                           struct block_device *bdev,
 947                           const struct loop_config *config)
 948 {
 949         struct file *file = fget(config->fd);
 950         struct inode *inode;
 951         struct address_space *mapping;
 952         int error;
 953         loff_t size;
 954         bool partscan;
 955         unsigned short bsize;
 956         bool is_loop;
 957
 958         if (!file)
 959                 return -EBADF;
 960         is_loop = is_loop_device(file);
 961
 962         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 963         __module_get(THIS_MODULE);
 964
 965         /*
 966          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
 967          * here to avoid changing device under exclusive owner.
 968          */
 969         if (!(mode & FMODE_EXCL)) {
 970                 error = bd_prepare_to_claim(bdev, loop_configure);
 971                 if (error)
 972                         goto out_putf;
 973         }
 974
 975         error = loop_global_lock_killable(lo, is_loop);
 976         if (error)
 977                 goto out_bdev;
 978
 979         error = -EBUSY;
 980         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
 981                 goto out_unlock;
 982
 983         error = loop_validate_file(file, bdev);
 984         if (error)
 985                 goto out_unlock;
 986
 987         mapping = file->f_mapping;
 988         inode = mapping->host;
 989
 990         if ((config->info.lo_flags & ~LOOP_CONFIGURE_SETTABLE_FLAGS) != 0) {
 991                 error = -EINVAL;
 992                 goto out_unlock;
 993         }
 994
 995         if (config->block_size) {
 996                 error = blk_validate_block_size(config->block_size);
 997                 if (error)
 998                         goto out_unlock;
 999         }
1000
1001         error = loop_set_status_from_info(lo, &config->info);
1002         if (error)
1003                 goto out_unlock;
1004
1005         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
1006             !file->f_op->write_iter)
1007                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
1008
1009         lo->workqueue = alloc_workqueue("loop%d",
1010                                         WQ_UNBOUND | WQ_FREEZABLE,
1011                                         0,
1012                                         lo->lo_number);
1013         if (!lo->workqueue) {
1014                 error = -ENOMEM;
1015                 goto out_unlock;
1016         }
1017
1018         disk_force_media_change(lo->lo_disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1019         set_disk_ro(lo->lo_disk, (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
1020
1021         INIT_WORK(&lo->rootcg_work, loop_rootcg_workfn);
1022         INIT_LIST_HEAD(&lo->rootcg_cmd_list);
1023         INIT_LIST_HEAD(&lo->idle_worker_list);
1024         lo->worker_tree = RB_ROOT;
1025         timer_setup(&lo->timer, loop_free_idle_workers,
1026                 TIMER_DEFERRABLE);
1027         lo->use_dio = lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO;
1028         lo->lo_device = bdev;
1029         lo->lo_backing_file = file;
1030         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
1031         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
1032
1033         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
1034                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
1035
1036         if (config->block_size)
1037                 bsize = config->block_size;
1038         else if ((lo->lo_backing_file->f_flags & O_DIRECT) && inode->i_sb->s_bdev)
1039                 /* In case of direct I/O, match underlying block size */
1040                 bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
1041         else
1042                 bsize = 512;
1043
1044         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, bsize);
1045         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, bsize);
1046         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, bsize);
1047
1048         loop_config_discard(lo);
1049         loop_update_rotational(lo);
1050         loop_update_dio(lo);
1051         loop_sysfs_init(lo);
1052
1053         size = get_loop_size(lo, file);
1054         loop_set_size(lo, size);
1055
1056         /* Order wrt reading lo_state in loop_validate_file(). */
1057         wmb();
1058
1059         lo->lo_state = Lo_bound;
1060         if (part_shift)
1061                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1062         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
1063         if (partscan)
1064                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART;
1065
1066         loop_global_unlock(lo, is_loop);
1067         if (partscan)
1068                 loop_reread_partitions(lo);
1069         if (!(mode & FMODE_EXCL))
1070                 bd_abort_claiming(bdev, loop_configure);
1071         return 0;
1072
1073 out_unlock:
1074         loop_global_unlock(lo, is_loop);
1075 out_bdev:
1076         if (!(mode & FMODE_EXCL))
1077                 bd_abort_claiming(bdev, loop_configure);
1078 out_putf:
1079         fput(file);
1080         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1081         module_put(THIS_MODULE);
1082         return error;
1083 }
1084
1085 static void __loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1086 {
1087         struct file *filp;
1088         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1089         struct loop_worker *pos, *worker;
1090
1091         /*
1092          * Flush loop_configure() and loop_change_fd(). It is acceptable for
1093          * loop_validate_file() to succeed, for actual clear operation has not
1094          * started yet.
1095          */
1096         mutex_lock(&loop_validate_mutex);
1097         mutex_unlock(&loop_validate_mutex);
1098         /*
1099          * loop_validate_file() now fails because l->lo_state != Lo_bound
1100          * became visible.
1101          */
1102
1103         /*
1104          * Since this function is called upon "ioctl(LOOP_CLR_FD)" xor "close()
1105          * after ioctl(LOOP_CLR_FD)", it is a sign of something going wrong if
1106          * lo->lo_state has changed while waiting for lo->lo_mutex.
1107          */
1108         mutex_lock(&lo->lo_mutex);
1109         BUG_ON(lo->lo_state != Lo_rundown);
1110         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1111
1112         if (test_bit(QUEUE_FLAG_WC, &lo->lo_queue->queue_flags))
1113                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, false, false);
1114
1115         /* freeze request queue during the transition */
1116         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1117
1118         destroy_workqueue(lo->workqueue);
1119         spin_lock_irq(&lo->lo_work_lock);
1120         list_for_each_entry_safe(worker, pos, &lo->idle_worker_list,
1121                                 idle_list) {
1122                 list_del(&worker->idle_list);
1123                 rb_erase(&worker->rb_node, &lo->worker_tree);
1124                 css_put(worker->blkcg_css);
1125                 kfree(worker);
1126         }
1127         spin_unlock_irq(&lo->lo_work_lock);
1128         del_timer_sync(&lo->timer);
1129
1130         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1131         filp = lo->lo_backing_file;
1132         lo->lo_backing_file = NULL;
1133         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1134
1135         lo->lo_device = NULL;
1136         lo->lo_offset = 0;
1137         lo->lo_sizelimit = 0;
1138         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1139         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1140         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1141         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, 512);
1142         invalidate_disk(lo->lo_disk);
1143         loop_sysfs_exit(lo);
1144         /* let user-space know about this change */
1145         kobject_uevent(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1146         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1147         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1148
1149         disk_force_media_change(lo->lo_disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1150
1151         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) {
1152                 int err;
1153
1154                 mutex_lock(&lo->lo_disk->open_mutex);
1155                 err = bdev_disk_changed(lo->lo_disk, false);
1156                 mutex_unlock(&lo->lo_disk->open_mutex);
1157                 if (err)
1158                         pr_warn("%s: partition scan of loop%d failed (rc=%d)\n",
1159                                 __func__, lo->lo_number, err);
1160                 /* Device is gone, no point in returning error */
1161         }
1162
1163         lo->lo_flags = 0;
1164         if (!part_shift)
1165                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART;
1166
1167         fput(filp);
1168 }
1169
1170 static void loop_rundown_completed(struct loop_device *lo)
1171 {
1172         mutex_lock(&lo->lo_mutex);
1173         lo->lo_state = Lo_unbound;
1174         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1175         module_put(THIS_MODULE);
1176 }
1177
1178 static void loop_rundown_workfn(struct work_struct *work)
1179 {
1180         struct loop_device *lo = container_of(work, struct loop_device,
1181                                               rundown_work);
1182         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1183         struct gendisk *disk = lo->lo_disk;
1184
1185         __loop_clr_fd(lo);
1186         kobject_put(&bdev->bd_device.kobj);
1187         module_put(disk->fops->owner);
1188         loop_rundown_completed(lo);
1189 }
1190
1191 static void loop_schedule_rundown(struct loop_device *lo)
1192 {
1193         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1194         struct gendisk *disk = lo->lo_disk;
1195
1196         __module_get(disk->fops->owner);
1197         kobject_get(&bdev->bd_device.kobj);
1198         INIT_WORK(&lo->rundown_work, loop_rundown_workfn);
1199         queue_work(system_long_wq, &lo->rundown_work);
1200 }
1201
1202 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1203 {
1204         int err;
1205
1206         err = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
1207         if (err)
1208                 return err;
1209         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1210                 mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1211                 return -ENXIO;
1212         }
1213         /*
1214          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1215          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1216          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1217          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1218          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1219          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1220          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1221          * command to fail with EBUSY.
1222          */
1223         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1224                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1225                 mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1226                 return 0;
1227         }
1228         lo->lo_state = Lo_rundown;
1229         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1230
1231         __loop_clr_fd(lo);
1232         loop_rundown_completed(lo);
1233         return 0;
1234 }
1235
1236 static int
1237 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1238 {
1239         int err;
1240         int prev_lo_flags;
1241         bool partscan = false;
1242         bool size_changed = false;
1243
1244         err = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
1245         if (err)
1246                 return err;
1247         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1248                 err = -ENXIO;
1249                 goto out_unlock;
1250         }
1251
1252         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1253             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1254                 size_changed = true;
1255                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1256                 invalidate_bdev(lo->lo_device);
1257         }
1258
1259         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1260         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1261
1262         if (size_changed && lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1263                 /* If any pages were dirtied after invalidate_bdev(), try again */
1264                 err = -EAGAIN;
1265                 pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1266                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1267                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1268                 goto out_unfreeze;
1269         }
1270
1271         prev_lo_flags = lo->lo_flags;
1272
1273         err = loop_set_status_from_info(lo, info);
1274         if (err)
1275                 goto out_unfreeze;
1276
1277         /* Mask out flags that can't be set using LOOP_SET_STATUS. */
1278         lo->lo_flags &= LOOP_SET_STATUS_SETTABLE_FLAGS;
1279         /* For those flags, use the previous values instead */
1280         lo->lo_flags |= prev_lo_flags & ~LOOP_SET_STATUS_SETTABLE_FLAGS;
1281         /* For flags that can't be cleared, use previous values too */
1282         lo->lo_flags |= prev_lo_flags & ~LOOP_SET_STATUS_CLEARABLE_FLAGS;
1283
1284         if (size_changed) {
1285                 loff_t new_size = get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit,
1286                                            lo->lo_backing_file);
1287                 loop_set_size(lo, new_size);
1288         }
1289
1290         loop_config_discard(lo);
1291
1292         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1293         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1294
1295 out_unfreeze:
1296         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1297
1298         if (!err && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1299              !(prev_lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1300                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART;
1301                 partscan = true;
1302         }
1303 out_unlock:
1304         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1305         if (partscan)
1306                 loop_reread_partitions(lo);
1307
1308         return err;
1309 }
1310
1311 static int
1312 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1313 {
1314         struct path path;
1315         struct kstat stat;
1316         int ret;
1317
1318         ret = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
1319         if (ret)
1320                 return ret;
1321         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1322                 mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1323                 return -ENXIO;
1324         }
1325
1326         memset(info, 0, sizeof(*info));
1327         info->lo_number = lo->lo_number;
1328         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1329         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1330         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1331         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1332
1333         /* Drop lo_mutex while we call into the filesystem. */
1334         path = lo->lo_backing_file->f_path;
1335         path_get(&path);
1336         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1337         ret = vfs_getattr(&path, &stat, STATX_INO, AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1338         if (!ret) {
1339                 info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1340                 info->lo_inode = stat.ino;
1341                 info->lo_rdevice = huge_encode_dev(stat.rdev);
1342         }
1343         path_put(&path);
1344         return ret;
1345 }
1346
1347 static void
1348 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1349 {
1350         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1351         info64->lo_number = info->lo_number;
1352         info64->lo_device = info->lo_device;
1353         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1354         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1355         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1356         info64->lo_sizelimit = 0;
1357         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1358         memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1359 }
1360
1361 static int
1362 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1363 {
1364         memset(info, 0, sizeof(*info));
1365         info->lo_number = info64->lo_number;
1366         info->lo_device = info64->lo_device;
1367         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1368         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1369         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1370         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1371         memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1372
1373         /* error in case values were truncated */
1374         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1375             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1376             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1377             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1378                 return -EOVERFLOW;
1379
1380         return 0;
1381 }
1382
1383 static int
1384 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1385 {
1386         struct loop_info info;
1387         struct loop_info64 info64;
1388
1389         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1390                 return -EFAULT;
1391         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1392         return loop_set_status(lo, &info64);
1393 }
1394
1395 static int
1396 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1397 {
1398         struct loop_info64 info64;
1399
1400         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1401                 return -EFAULT;
1402         return loop_set_status(lo, &info64);
1403 }
1404
1405 static int
1406 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1407         struct loop_info info;
1408         struct loop_info64 info64;
1409         int err;
1410
1411         if (!arg)
1412                 return -EINVAL;
1413         err = loop_get_status(lo, &info64);
1414         if (!err)
1415                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1416         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1417                 err = -EFAULT;
1418
1419         return err;
1420 }
1421
1422 static int
1423 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1424         struct loop_info64 info64;
1425         int err;
1426
1427         if (!arg)
1428                 return -EINVAL;
1429         err = loop_get_status(lo, &info64);
1430         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1431                 err = -EFAULT;
1432
1433         return err;
1434 }
1435
1436 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1437 {
1438         loff_t size;
1439
1440         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1441                 return -ENXIO;
1442
1443         size = get_loop_size(lo, lo->lo_backing_file);
1444         loop_set_size(lo, size);
1445
1446         return 0;
1447 }
1448
1449 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1450 {
1451         int error = -ENXIO;
1452         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1453                 goto out;
1454
1455         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1456         if (lo->use_dio == !!arg)
1457                 return 0;
1458         error = -EINVAL;
1459  out:
1460         return error;
1461 }
1462
1463 static int loop_set_block_size(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1464 {
1465         int err = 0;
1466
1467         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1468                 return -ENXIO;
1469
1470         err = blk_validate_block_size(arg);
1471         if (err)
1472                 return err;
1473
1474         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size == arg)
1475                 return 0;
1476
1477         sync_blockdev(lo->lo_device);
1478         invalidate_bdev(lo->lo_device);
1479
1480         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1481
1482         /* invalidate_bdev should have truncated all the pages */
1483         if (lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1484                 err = -EAGAIN;
1485                 pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1486                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1487                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1488                 goto out_unfreeze;
1489         }
1490
1491         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1492         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1493         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, arg);
1494         loop_update_dio(lo);
1495 out_unfreeze:
1496         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1497
1498         return err;
1499 }
1500
1501 static int lo_simple_ioctl(struct loop_device *lo, unsigned int cmd,
1502                            unsigned long arg)
1503 {
1504         int err;
1505
1506         err = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
1507         if (err)
1508                 return err;
1509         switch (cmd) {
1510         case LOOP_SET_CAPACITY:
1511                 err = loop_set_capacity(lo);
1512                 break;
1513         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1514                 err = loop_set_dio(lo, arg);
1515                 break;
1516         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1517                 err = loop_set_block_size(lo, arg);
1518                 break;
1519         default:
1520                 err = -EINVAL;
1521         }
1522         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1523         return err;
1524 }
1525
1526 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1527         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1528 {
1529         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1530         void __user *argp = (void __user *) arg;
1531         int err;
1532
1533         switch (cmd) {
1534         case LOOP_SET_FD: {
1535                 /*
1536                  * Legacy case - pass in a zeroed out struct loop_config with
1537                  * only the file descriptor set , which corresponds with the
1538                  * default parameters we'd have used otherwise.
1539                  */
1540                 struct loop_config config;
1541
1542                 memset(&config, 0, sizeof(config));
1543                 config.fd = arg;
1544
1545                 return loop_configure(lo, mode, bdev, &config);
1546         }
1547         case LOOP_CONFIGURE: {
1548                 struct loop_config config;
1549
1550                 if (copy_from_user(&config, argp, sizeof(config)))
1551                         return -EFAULT;
1552
1553                 return loop_configure(lo, mode, bdev, &config);
1554         }
1555         case LOOP_CHANGE_FD:
1556                 return loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1557         case LOOP_CLR_FD:
1558                 return loop_clr_fd(lo);
1559         case LOOP_SET_STATUS:
1560                 err = -EPERM;
1561                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1562                         err = loop_set_status_old(lo, argp);
1563                 }
1564                 break;
1565         case LOOP_GET_STATUS:
1566                 return loop_get_status_old(lo, argp);
1567         case LOOP_SET_STATUS64:
1568                 err = -EPERM;
1569                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1570                         err = loop_set_status64(lo, argp);
1571                 }
1572                 break;
1573         case LOOP_GET_STATUS64:
1574                 return loop_get_status64(lo, argp);
1575         case LOOP_SET_CAPACITY:
1576         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1577         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1578                 if (!(mode & FMODE_WRITE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1579                         return -EPERM;
1580                 fallthrough;
1581         default:
1582                 err = lo_simple_ioctl(lo, cmd, arg);
1583                 break;
1584         }
1585
1586         return err;
1587 }
1588
1589 #ifdef CONFIG_COMPAT
1590 struct compat_loop_info {
1591         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1592         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1593         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1594         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1595         compat_int_t    lo_offset;
1596         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1597         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1598         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1599         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1600         compat_ulong_t  lo_init[2];
1601         char            reserved[4];
1602 };
1603
1604 /*
1605  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1606  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1607  */
1608 static noinline int
1609 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1610                         struct loop_info64 *info64)
1611 {
1612         struct compat_loop_info info;
1613
1614         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1615                 return -EFAULT;
1616
1617         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1618         info64->lo_number = info.lo_number;
1619         info64->lo_device = info.lo_device;
1620         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1621         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1622         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1623         info64->lo_sizelimit = 0;
1624         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1625         memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1626         return 0;
1627 }
1628
1629 /*
1630  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1631  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1632  */
1633 static noinline int
1634 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1635                       struct compat_loop_info __user *arg)
1636 {
1637         struct compat_loop_info info;
1638
1639         memset(&info, 0, sizeof(info));
1640         info.lo_number = info64->lo_number;
1641         info.lo_device = info64->lo_device;
1642         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1643         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1644         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1645         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1646         memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1647
1648         /* error in case values were truncated */
1649         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1650             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1651             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1652             info.lo_offset != info64->lo_offset)
1653                 return -EOVERFLOW;
1654
1655         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1656                 return -EFAULT;
1657         return 0;
1658 }
1659
1660 static int
1661 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1662                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1663 {
1664         struct loop_info64 info64;
1665         int ret;
1666
1667         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1668         if (ret < 0)
1669                 return ret;
1670         return loop_set_status(lo, &info64);
1671 }
1672
1673 static int
1674 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1675                        struct compat_loop_info __user *arg)
1676 {
1677         struct loop_info64 info64;
1678         int err;
1679
1680         if (!arg)
1681                 return -EINVAL;
1682         err = loop_get_status(lo, &info64);
1683         if (!err)
1684                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1685         return err;
1686 }
1687
1688 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1689                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1690 {
1691         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1692         int err;
1693
1694         switch(cmd) {
1695         case LOOP_SET_STATUS:
1696                 err = loop_set_status_compat(lo,
1697                              (const struct compat_loop_info __user *)arg);
1698                 break;
1699         case LOOP_GET_STATUS:
1700                 err = loop_get_status_compat(lo,
1701                                      (struct compat_loop_info __user *)arg);
1702                 break;
1703         case LOOP_SET_CAPACITY:
1704         case LOOP_CLR_FD:
1705         case LOOP_GET_STATUS64:
1706         case LOOP_SET_STATUS64:
1707         case LOOP_CONFIGURE:
1708                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1709                 fallthrough;
1710         case LOOP_SET_FD:
1711         case LOOP_CHANGE_FD:
1712         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1713         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1714                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1715                 break;
1716         default:
1717                 err = -ENOIOCTLCMD;
1718                 break;
1719         }
1720         return err;
1721 }
1722 #endif
1723
1724 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1725 {
1726         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1727         int err;
1728
1729         err = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
1730         if (err)
1731                 return err;
1732         if (lo->lo_state == Lo_deleting)
1733                 err = -ENXIO;
1734         else
1735                 atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1736         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1737         return err;
1738 }
1739
1740 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1741 {
1742         struct loop_device *lo = disk->private_data;
1743
1744         mutex_lock(&lo->lo_mutex);
1745         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1746                 goto out_unlock;
1747
1748         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1749                 if (lo->lo_state != Lo_bound)
1750                         goto out_unlock;
1751                 lo->lo_state = Lo_rundown;
1752                 mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1753                 /*
1754                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1755                  * and remove configuration after last close.
1756                  */
1757                 loop_schedule_rundown(lo);
1758                 return;
1759         } else if (lo->lo_state == Lo_bound) {
1760                 /*
1761                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1762                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1763                  */
1764                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1765                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1766         }
1767
1768 out_unlock:
1769         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
1770 }
1771
1772 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1773         .owner =        THIS_MODULE,
1774         .open =         lo_open,
1775         .release =      lo_release,
1776         .ioctl =        lo_ioctl,
1777 #ifdef CONFIG_COMPAT
1778         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1779 #endif
1780 };
1781
1782 /*
1783  * And now the modules code and kernel interface.
1784  */
1785 static int max_loop;
1786 module_param(max_loop, int, 0444);
1787 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1788 module_param(max_part, int, 0444);
1789 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1790 MODULE_LICENSE("GPL");
1791 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1792
1793 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1794                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
1795 {
1796         struct request *rq = bd->rq;
1797         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1798         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1799
1800         blk_mq_start_request(rq);
1801
1802         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1803                 return BLK_STS_IOERR;
1804
1805         switch (req_op(rq)) {
1806         case REQ_OP_FLUSH:
1807         case REQ_OP_DISCARD:
1808         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1809                 cmd->use_aio = false;
1810                 break;
1811         default:
1812                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
1813                 break;
1814         }
1815
1816         /* always use the first bio's css */
1817         cmd->blkcg_css = NULL;
1818         cmd->memcg_css = NULL;
1819 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1820         if (rq->bio && rq->bio->bi_blkg) {
1821                 cmd->blkcg_css = &bio_blkcg(rq->bio)->css;
1822 #ifdef CONFIG_MEMCG
1823                 cmd->memcg_css =
1824                         cgroup_get_e_css(cmd->blkcg_css->cgroup,
1825                                         &memory_cgrp_subsys);
1826 #endif
1827         }
1828 #endif
1829         loop_queue_work(lo, cmd);
1830
1831         return BLK_STS_OK;
1832 }
1833
1834 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
1835 {
1836         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
1837         const bool write = op_is_write(req_op(rq));
1838         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1839         int ret = 0;
1840         struct mem_cgroup *old_memcg = NULL;
1841
1842         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
1843                 ret = -EIO;
1844                 goto failed;
1845         }
1846
1847         if (cmd->blkcg_css)
1848                 kthread_associate_blkcg(cmd->blkcg_css);
1849         if (cmd->memcg_css)
1850                 old_memcg = set_active_memcg(
1851                         mem_cgroup_from_css(cmd->memcg_css));
1852
1853         ret = do_req_filebacked(lo, rq);
1854
1855         if (cmd->blkcg_css)
1856                 kthread_associate_blkcg(NULL);
1857
1858         if (cmd->memcg_css) {
1859                 set_active_memcg(old_memcg);
1860                 css_put(cmd->memcg_css);
1861         }
1862  failed:
1863         /* complete non-aio request */
1864         if (!cmd->use_aio || ret) {
1865                 if (ret == -EOPNOTSUPP)
1866                         cmd->ret = ret;
1867                 else
1868                         cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
1869                 if (likely(!blk_should_fake_timeout(rq->q)))
1870                         blk_mq_complete_request(rq);
1871         }
1872 }
1873
1874 static void loop_set_timer(struct loop_device *lo)
1875 {
1876         timer_reduce(&lo->timer, jiffies + LOOP_IDLE_WORKER_TIMEOUT);
1877 }
1878
1879 static void loop_process_work(struct loop_worker *worker,
1880                         struct list_head *cmd_list, struct loop_device *lo)
1881 {
1882         int orig_flags = current->flags;
1883         struct loop_cmd *cmd;
1884
1885         current->flags |= PF_LOCAL_THROTTLE | PF_MEMALLOC_NOIO;
1886         spin_lock_irq(&lo->lo_work_lock);
1887         while (!list_empty(cmd_list)) {
1888                 cmd = container_of(
1889                         cmd_list->next, struct loop_cmd, list_entry);
1890                 list_del(cmd_list->next);
1891                 spin_unlock_irq(&lo->lo_work_lock);
1892
1893                 loop_handle_cmd(cmd);
1894                 cond_resched();
1895
1896                 spin_lock_irq(&lo->lo_work_lock);
1897         }
1898
1899         /*
1900          * We only add to the idle list if there are no pending cmds
1901          * *and* the worker will not run again which ensures that it
1902          * is safe to free any worker on the idle list
1903          */
1904         if (worker && !work_pending(&worker->work)) {
1905                 worker->last_ran_at = jiffies;
1906                 list_add_tail(&worker->idle_list, &lo->idle_worker_list);
1907                 loop_set_timer(lo);
1908         }
1909         spin_unlock_irq(&lo->lo_work_lock);
1910         current->flags = orig_flags;
1911 }
1912
1913 static void loop_workfn(struct work_struct *work)
1914 {
1915         struct loop_worker *worker =
1916                 container_of(work, struct loop_worker, work);
1917         loop_process_work(worker, &worker->cmd_list, worker->lo);
1918 }
1919
1920 static void loop_rootcg_workfn(struct work_struct *work)
1921 {
1922         struct loop_device *lo =
1923                 container_of(work, struct loop_device, rootcg_work);
1924         loop_process_work(NULL, &lo->rootcg_cmd_list, lo);
1925 }
1926
1927 static void loop_free_idle_workers(struct timer_list *timer)
1928 {
1929         struct loop_device *lo = container_of(timer, struct loop_device, timer);
1930         struct loop_worker *pos, *worker;
1931
1932         spin_lock_irq(&lo->lo_work_lock);
1933         list_for_each_entry_safe(worker, pos, &lo->idle_worker_list,
1934                                 idle_list) {
1935                 if (time_is_after_jiffies(worker->last_ran_at +
1936                                                 LOOP_IDLE_WORKER_TIMEOUT))
1937                         break;
1938                 list_del(&worker->idle_list);
1939                 rb_erase(&worker->rb_node, &lo->worker_tree);
1940                 css_put(worker->blkcg_css);
1941                 kfree(worker);
1942         }
1943         if (!list_empty(&lo->idle_worker_list))
1944                 loop_set_timer(lo);
1945         spin_unlock_irq(&lo->lo_work_lock);
1946 }
1947
1948 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
1949         .queue_rq       = loop_queue_rq,
1950         .complete       = lo_complete_rq,
1951 };
1952
1953 static int loop_add(int i)
1954 {
1955         struct loop_device *lo;
1956         struct gendisk *disk;
1957         int err;
1958
1959         err = -ENOMEM;
1960         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
1961         if (!lo)
1962                 goto out;
1963         lo->lo_state = Lo_unbound;
1964
1965         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1966         if (err)
1967                 goto out_free_dev;
1968
1969         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
1970         if (i >= 0) {
1971                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
1972                 if (err == -ENOSPC)
1973                         err = -EEXIST;
1974         } else {
1975                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
1976         }
1977         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1978         if (err < 0)
1979                 goto out_free_dev;
1980         i = err;
1981
1982         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
1983         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
1984         lo->tag_set.queue_depth = 128;
1985         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
1986         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
1987         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE | BLK_MQ_F_STACKING |
1988                 BLK_MQ_F_NO_SCHED_BY_DEFAULT;
1989         lo->tag_set.driver_data = lo;
1990
1991         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
1992         if (err)
1993                 goto out_free_idr;
1994
1995         disk = lo->lo_disk = blk_mq_alloc_disk(&lo->tag_set, lo);
1996         if (IS_ERR(disk)) {
1997                 err = PTR_ERR(disk);
1998                 goto out_cleanup_tags;
1999         }
2000         lo->lo_queue = lo->lo_disk->queue;
2001
2002         blk_queue_max_hw_sectors(lo->lo_queue, BLK_DEF_MAX_SECTORS);
2003
2004         /*
2005          * By default, we do buffer IO, so it doesn't make sense to enable
2006          * merge because the I/O submitted to backing file is handled page by
2007          * page. For directio mode, merge does help to dispatch bigger request
2008          * to underlayer disk. We will enable merge once directio is enabled.
2009          */
2010         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
2011
2012         /*
2013          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
2014          * scanning can be requested individually per-device during its
2015          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
2016          * devices. The needed partition minors are allocated from the
2017          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
2018          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
2019          * used.
2020          *
2021          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
2022          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
2023          * multiples of max_part.
2024          *
2025          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
2026          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
2027          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
2028          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
2029          */
2030         if (!part_shift)
2031                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART;
2032         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
2033         mutex_init(&lo->lo_mutex);
2034         lo->lo_number           = i;
2035         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
2036         spin_lock_init(&lo->lo_work_lock);
2037         disk->major             = LOOP_MAJOR;
2038         disk->first_minor       = i << part_shift;
2039         disk->minors            = 1 << part_shift;
2040         disk->fops              = &lo_fops;
2041         disk->private_data      = lo;
2042         disk->queue             = lo->lo_queue;
2043         disk->events            = DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE;
2044         disk->event_flags       = DISK_EVENT_FLAG_UEVENT;
2045         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
2046         /* Make this loop device reachable from pathname. */
2047         err = add_disk(disk);
2048         if (err)
2049                 goto out_cleanup_disk;
2050
2051         /* Show this loop device. */
2052         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2053         lo->idr_visible = true;
2054         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2055
2056         return i;
2057
2058 out_cleanup_disk:
2059         blk_cleanup_disk(disk);
2060 out_cleanup_tags:
2061         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2062 out_free_idr:
2063         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2064         idr_remove(&loop_index_idr, i);
2065         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2066 out_free_dev:
2067         kfree(lo);
2068 out:
2069         return err;
2070 }
2071
2072 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
2073 {
2074         /* Make this loop device unreachable from pathname. */
2075         del_gendisk(lo->lo_disk);
2076         blk_cleanup_disk(lo->lo_disk);
2077         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2078         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2079         idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
2080         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2081         /* There is no route which can find this loop device. */
2082         mutex_destroy(&lo->lo_mutex);
2083         kfree(lo);
2084 }
2085
2086 static void loop_probe(dev_t dev)
2087 {
2088         int idx = MINOR(dev) >> part_shift;
2089
2090         if (max_loop && idx >= max_loop)
2091                 return;
2092         loop_add(idx);
2093 }
2094
2095 static int loop_control_remove(int idx)
2096 {
2097         struct loop_device *lo;
2098         int ret;
2099
2100         if (idx < 0) {
2101                 pr_warn_once("deleting an unspecified loop device is not supported.\n");
2102                 return -EINVAL;
2103         }
2104
2105         /* Hide this loop device for serialization. */
2106         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
2107         if (ret)
2108                 return ret;
2109         lo = idr_find(&loop_index_idr, idx);
2110         if (!lo || !lo->idr_visible)
2111                 ret = -ENODEV;
2112         else
2113                 lo->idr_visible = false;
2114         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2115         if (ret)
2116                 return ret;
2117
2118         /* Check whether this loop device can be removed. */
2119         ret = mutex_lock_killable(&lo->lo_mutex);
2120         if (ret)
2121                 goto mark_visible;
2122         if (lo->lo_state != Lo_unbound ||
2123             atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
2124                 mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
2125                 ret = -EBUSY;
2126                 goto mark_visible;
2127         }
2128         /* Mark this loop device no longer open()-able. */
2129         lo->lo_state = Lo_deleting;
2130         mutex_unlock(&lo->lo_mutex);
2131
2132         loop_remove(lo);
2133         return 0;
2134
2135 mark_visible:
2136         /* Show this loop device again. */
2137         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2138         lo->idr_visible = true;
2139         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2140         return ret;
2141 }
2142
2143 static int loop_control_get_free(int idx)
2144 {
2145         struct loop_device *lo;
2146         int id, ret;
2147
2148         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
2149         if (ret)
2150                 return ret;
2151         idr_for_each_entry(&loop_index_idr, lo, id) {
2152                 /* Hitting a race results in creating a new loop device which is harmless. */
2153                 if (lo->idr_visible && data_race(lo->lo_state) == Lo_unbound)
2154                         goto found;
2155         }
2156         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2157         return loop_add(-1);
2158 found:
2159         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2160         return id;
2161 }
2162
2163 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
2164                                unsigned long parm)
2165 {
2166         switch (cmd) {
2167         case LOOP_CTL_ADD:
2168                 return loop_add(parm);
2169         case LOOP_CTL_REMOVE:
2170                 return loop_control_remove(parm);
2171         case LOOP_CTL_GET_FREE:
2172                 return loop_control_get_free(parm);
2173         default:
2174                 return -ENOSYS;
2175         }
2176 }
2177
2178 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
2179         .open           = nonseekable_open,
2180         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
2181         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
2182         .owner          = THIS_MODULE,
2183         .llseek         = noop_llseek,
2184 };
2185
2186 static struct miscdevice loop_misc = {
2187         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
2188         .name           = "loop-control",
2189         .fops           = &loop_ctl_fops,
2190 };
2191
2192 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
2193 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
2194
2195 static int __init loop_init(void)
2196 {
2197         int i, nr;
2198         int err;
2199
2200         part_shift = 0;
2201         if (max_part > 0) {
2202                 part_shift = fls(max_part);
2203
2204                 /*
2205                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2206                  * to user space so that user can decide correct minor number
2207                  * if [s]he want to create more devices.
2208                  *
2209                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2210                  * for the whole disk.
2211                  */
2212                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2213         }
2214
2215         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2216                 err = -EINVAL;
2217                 goto err_out;
2218         }
2219
2220         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2221                 err = -EINVAL;
2222                 goto err_out;
2223         }
2224
2225         /*
2226          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2227          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2228          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2229          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2230          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2231          * a 'dead' device node.
2232          */
2233         if (max_loop)
2234                 nr = max_loop;
2235         else
2236                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2237
2238         err = misc_register(&loop_misc);
2239         if (err < 0)
2240                 goto err_out;
2241
2242
2243         if (__register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop", loop_probe)) {
2244                 err = -EIO;
2245                 goto misc_out;
2246         }
2247
2248         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2249         for (i = 0; i < nr; i++)
2250                 loop_add(i);
2251
2252         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2253         return 0;
2254
2255 misc_out:
2256         misc_deregister(&loop_misc);
2257 err_out:
2258         return err;
2259 }
2260
2261 static void __exit loop_exit(void)
2262 {
2263         struct loop_device *lo;
2264         int id;
2265
2266         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2267         misc_deregister(&loop_misc);
2268
2269         /*
2270          * There is no need to use loop_ctl_mutex here, for nobody else can
2271          * access loop_index_idr when this module is unloading (unless forced
2272          * module unloading is requested). If this is not a clean unloading,
2273          * we have no means to avoid kernel crash.
2274          */
2275         idr_for_each_entry(&loop_index_idr, lo, id)
2276                 loop_remove(lo);
2277
2278         idr_destroy(&loop_index_idr);
2279 }
2280
2281 module_init(loop_init);
2282 module_exit(loop_exit);
2283
2284 #ifndef MODULE
2285 static int __init max_loop_setup(char *str)
2286 {
2287         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2288         return 1;
2289 }
2290
2291 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2292 #endif