drivers/block/loop.c

   1 /*
   2  *  linux/drivers/block/loop.c
   3  *
   4  *  Written by Theodore Ts'o, 3/29/93
   5  *
   6  * Copyright 1993 by Theodore Ts'o.  Redistribution of this file is
   7  * permitted under the GNU General Public License.
   8  *
   9  * DES encryption plus some minor changes by Werner Almesberger, 30-MAY-1993
  10  * more DES encryption plus IDEA encryption by Nicholas J. Leon, June 20, 1996
  11  *
  12  * Modularized and updated for 1.1.16 kernel - Mitch Dsouza 28th May 1994
  13  * Adapted for 1.3.59 kernel - Andries Brouwer, 1 Feb 1996
  14  *
  15  * Fixed do_loop_request() re-entrancy - Vincent.Renardias@waw.com Mar 20, 1997
  16  *
  17  * Added devfs support - Richard Gooch <rgooch@atnf.csiro.au> 16-Jan-1998
  18  *
  19  * Handle sparse backing files correctly - Kenn Humborg, Jun 28, 1998
  20  *
  21  * Loadable modules and other fixes by AK, 1998
  22  *
  23  * Make real block number available to downstream transfer functions, enables
  24  * CBC (and relatives) mode encryption requiring unique IVs per data block.
  25  * Reed H. Petty, rhp@draper.net
  26  *
  27  * Maximum number of loop devices now dynamic via max_loop module parameter.
  28  * Russell Kroll <rkroll@exploits.org> 19990701
  29  *
  30  * Maximum number of loop devices when compiled-in now selectable by passing
  31  * max_loop=<1-255> to the kernel on boot.
  32  * Erik I. Bolsø, <eriki@himolde.no>, Oct 31, 1999
  33  *
  34  * Completely rewrite request handling to be make_request_fn style and
  35  * non blocking, pushing work to a helper thread. Lots of fixes from
  36  * Al Viro too.
  37  * Jens Axboe <axboe@suse.de>, Nov 2000
  38  *
  39  * Support up to 256 loop devices
  40  * Heinz Mauelshagen <mge@sistina.com>, Feb 2002
  41  *
  42  * Support for falling back on the write file operation when the address space
  43  * operations write_begin is not available on the backing filesystem.
  44  * Anton Altaparmakov, 16 Feb 2005
  45  *
  46  * Still To Fix:
  47  * - Advisory locking is ignored here.
  48  * - Should use an own CAP_* category instead of CAP_SYS_ADMIN
  49  *
  50  */
  51
  52 #include <linux/module.h>
  53 #include <linux/moduleparam.h>
  54 #include <linux/sched.h>
  55 #include <linux/fs.h>
  56 #include <linux/file.h>
  57 #include <linux/stat.h>
  58 #include <linux/errno.h>
  59 #include <linux/major.h>
  60 #include <linux/wait.h>
  61 #include <linux/blkdev.h>
  62 #include <linux/blkpg.h>
  63 #include <linux/init.h>
  64 #include <linux/swap.h>
  65 #include <linux/slab.h>
  66 #include <linux/compat.h>
  67 #include <linux/suspend.h>
  68 #include <linux/freezer.h>
  69 #include <linux/mutex.h>
  70 #include <linux/writeback.h>
  71 #include <linux/completion.h>
  72 #include <linux/highmem.h>
  73 #include <linux/kthread.h>
  74 #include <linux/splice.h>
  75 #include <linux/sysfs.h>
  76 #include <linux/miscdevice.h>
  77 #include <linux/falloc.h>
  78 #include <linux/uio.h>
  79 #include <linux/ioprio.h>
  80 #include <linux/blk-cgroup.h>
  81
  82 #include "loop.h"
  83
  84 #include <linux/uaccess.h>
  85
  86 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  87 static DEFINE_MUTEX(loop_ctl_mutex);
  88
  89 static int max_part;
  90 static int part_shift;
  91
  92 static int transfer_xor(struct loop_device *lo, int cmd,
  93                         struct page *raw_page, unsigned raw_off,
  94                         struct page *loop_page, unsigned loop_off,
  95                         int size, sector_t real_block)
  96 {
  97         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page) + raw_off;
  98         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page) + loop_off;
  99         char *in, *out, *key;
 100         int i, keysize;
 101
 102         if (cmd == READ) {
 103                 in = raw_buf;
 104                 out = loop_buf;
 105         } else {
 106                 in = loop_buf;
 107                 out = raw_buf;
 108         }
 109
 110         key = lo->lo_encrypt_key;
 111         keysize = lo->lo_encrypt_key_size;
 112         for (i = 0; i < size; i++)
 113                 *out++ = *in++ ^ key[(i & 511) % keysize];
 114
 115         kunmap_atomic(loop_buf);
 116         kunmap_atomic(raw_buf);
 117         cond_resched();
 118         return 0;
 119 }
 120
 121 static int xor_init(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
 122 {
 123         if (unlikely(info->lo_encrypt_key_size <= 0))
 124                 return -EINVAL;
 125         return 0;
 126 }
 127
 128 static struct loop_func_table none_funcs = {
 129         .number = LO_CRYPT_NONE,
 130 };
 131
 132 static struct loop_func_table xor_funcs = {
 133         .number = LO_CRYPT_XOR,
 134         .transfer = transfer_xor,
 135         .init = xor_init
 136 };
 137
 138 /* xfer_funcs[0] is special - its release function is never called */
 139 static struct loop_func_table *xfer_funcs[MAX_LO_CRYPT] = {
 140         &none_funcs,
 141         &xor_funcs
 142 };
 143
 144 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 145 {
 146         loff_t loopsize;
 147
 148         /* Compute loopsize in bytes */
 149         loopsize = i_size_read(file->f_mapping->host);
 150         if (offset > 0)
 151                 loopsize -= offset;
 152         /* offset is beyond i_size, weird but possible */
 153         if (loopsize < 0)
 154                 return 0;
 155
 156         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 157                 loopsize = sizelimit;
 158         /*
 159          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 160          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 161          */
 162         return loopsize >> 9;
 163 }
 164
 165 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 166 {
 167         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 168 }
 169
 170 static void __loop_update_dio(struct loop_device *lo, bool dio)
 171 {
 172         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 173         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 174         struct inode *inode = mapping->host;
 175         unsigned short sb_bsize = 0;
 176         unsigned dio_align = 0;
 177         bool use_dio;
 178
 179         if (inode->i_sb->s_bdev) {
 180                 sb_bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
 181                 dio_align = sb_bsize - 1;
 182         }
 183
 184         /*
 185          * We support direct I/O only if lo_offset is aligned with the
 186          * logical I/O size of backing device, and the logical block
 187          * size of loop is bigger than the backing device's and the loop
 188          * needn't transform transfer.
 189          *
 190          * TODO: the above condition may be loosed in the future, and
 191          * direct I/O may be switched runtime at that time because most
 192          * of requests in sane applications should be PAGE_SIZE aligned
 193          */
 194         if (dio) {
 195                 if (queue_logical_block_size(lo->lo_queue) >= sb_bsize &&
 196                                 !(lo->lo_offset & dio_align) &&
 197                                 mapping->a_ops->direct_IO &&
 198                                 !lo->transfer)
 199                         use_dio = true;
 200                 else
 201                         use_dio = false;
 202         } else {
 203                 use_dio = false;
 204         }
 205
 206         if (lo->use_dio == use_dio)
 207                 return;
 208
 209         /* flush dirty pages before changing direct IO */
 210         vfs_fsync(file, 0);
 211
 212         /*
 213          * The flag of LO_FLAGS_DIRECT_IO is handled similarly with
 214          * LO_FLAGS_READ_ONLY, both are set from kernel, and losetup
 215          * will get updated by ioctl(LOOP_GET_STATUS)
 216          */
 217         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 218         lo->use_dio = use_dio;
 219         if (use_dio) {
 220                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 221                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 222         } else {
 223                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 224                 lo->lo_flags &= ~LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 225         }
 226         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 227 }
 228
 229 static int
 230 figure_loop_size(struct loop_device *lo, loff_t offset, loff_t sizelimit)
 231 {
 232         loff_t size = get_size(offset, sizelimit, lo->lo_backing_file);
 233         sector_t x = (sector_t)size;
 234         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 235
 236         if (unlikely((loff_t)x != size))
 237                 return -EFBIG;
 238         if (lo->lo_offset != offset)
 239                 lo->lo_offset = offset;
 240         if (lo->lo_sizelimit != sizelimit)
 241                 lo->lo_sizelimit = sizelimit;
 242         set_capacity(lo->lo_disk, x);
 243         bd_set_size(bdev, (loff_t)get_capacity(bdev->bd_disk) << 9);
 244         /* let user-space know about the new size */
 245         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 246         return 0;
 247 }
 248
 249 static inline int
 250 lo_do_transfer(struct loop_device *lo, int cmd,
 251                struct page *rpage, unsigned roffs,
 252                struct page *lpage, unsigned loffs,
 253                int size, sector_t rblock)
 254 {
 255         int ret;
 256
 257         ret = lo->transfer(lo, cmd, rpage, roffs, lpage, loffs, size, rblock);
 258         if (likely(!ret))
 259                 return 0;
 260
 261         printk_ratelimited(KERN_ERR
 262                 "loop: Transfer error at byte offset %llu, length %i.\n",
 263                 (unsigned long long)rblock << 9, size);
 264         return ret;
 265 }
 266
 267 static inline void loop_iov_iter_bvec(struct iov_iter *i,
 268                 unsigned int direction, const struct bio_vec *bvec,
 269                 unsigned long nr_segs, size_t count)
 270 {
 271         iov_iter_bvec(i, direction, bvec, nr_segs, count);
 272         i->type |= ITER_BVEC_FLAG_NO_REF;
 273 }
 274
 275 static int lo_write_bvec(struct file *file, struct bio_vec *bvec, loff_t *ppos)
 276 {
 277         struct iov_iter i;
 278         ssize_t bw;
 279
 280         loop_iov_iter_bvec(&i, WRITE, bvec, 1, bvec->bv_len);
 281
 282         file_start_write(file);
 283         bw = vfs_iter_write(file, &i, ppos, 0);
 284         file_end_write(file);
 285
 286         if (likely(bw ==  bvec->bv_len))
 287                 return 0;
 288
 289         printk_ratelimited(KERN_ERR
 290                 "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 291                 (unsigned long long)*ppos, bvec->bv_len);
 292         if (bw >= 0)
 293                 bw = -EIO;
 294         return bw;
 295 }
 296
 297 static int lo_write_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 298                 loff_t pos)
 299 {
 300         struct bio_vec bvec;
 301         struct req_iterator iter;
 302         int ret = 0;
 303
 304         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 305                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &bvec, &pos);
 306                 if (ret < 0)
 307                         break;
 308                 cond_resched();
 309         }
 310
 311         return ret;
 312 }
 313
 314 /*
 315  * This is the slow, transforming version that needs to double buffer the
 316  * data as it cannot do the transformations in place without having direct
 317  * access to the destination pages of the backing file.
 318  */
 319 static int lo_write_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 320                 loff_t pos)
 321 {
 322         struct bio_vec bvec, b;
 323         struct req_iterator iter;
 324         struct page *page;
 325         int ret = 0;
 326
 327         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 328         if (unlikely(!page))
 329                 return -ENOMEM;
 330
 331         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 332                 ret = lo_do_transfer(lo, WRITE, page, 0, bvec.bv_page,
 333                         bvec.bv_offset, bvec.bv_len, pos >> 9);
 334                 if (unlikely(ret))
 335                         break;
 336
 337                 b.bv_page = page;
 338                 b.bv_offset = 0;
 339                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 340                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &b, &pos);
 341                 if (ret < 0)
 342                         break;
 343         }
 344
 345         __free_page(page);
 346         return ret;
 347 }
 348
 349 static int lo_read_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 350                 loff_t pos)
 351 {
 352         struct bio_vec bvec;
 353         struct req_iterator iter;
 354         struct iov_iter i;
 355         ssize_t len;
 356
 357         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 358                 loop_iov_iter_bvec(&i, READ, &bvec, 1, bvec.bv_len);
 359                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 360                 if (len < 0)
 361                         return len;
 362
 363                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 364
 365                 if (len != bvec.bv_len) {
 366                         struct bio *bio;
 367
 368                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 369                                 zero_fill_bio(bio);
 370                         break;
 371                 }
 372                 cond_resched();
 373         }
 374
 375         return 0;
 376 }
 377
 378 static int lo_read_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 379                 loff_t pos)
 380 {
 381         struct bio_vec bvec, b;
 382         struct req_iterator iter;
 383         struct iov_iter i;
 384         struct page *page;
 385         ssize_t len;
 386         int ret = 0;
 387
 388         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 389         if (unlikely(!page))
 390                 return -ENOMEM;
 391
 392         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 393                 loff_t offset = pos;
 394
 395                 b.bv_page = page;
 396                 b.bv_offset = 0;
 397                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 398
 399                 loop_iov_iter_bvec(&i, READ, &b, 1, b.bv_len);
 400                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 401                 if (len < 0) {
 402                         ret = len;
 403                         goto out_free_page;
 404                 }
 405
 406                 ret = lo_do_transfer(lo, READ, page, 0, bvec.bv_page,
 407                         bvec.bv_offset, len, offset >> 9);
 408                 if (ret)
 409                         goto out_free_page;
 410
 411                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 412
 413                 if (len != bvec.bv_len) {
 414                         struct bio *bio;
 415
 416                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 417                                 zero_fill_bio(bio);
 418                         break;
 419                 }
 420         }
 421
 422         ret = 0;
 423 out_free_page:
 424         __free_page(page);
 425         return ret;
 426 }
 427
 428 static int lo_discard(struct loop_device *lo, struct request *rq, loff_t pos)
 429 {
 430         /*
 431          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 432          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 433          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 434          * useful information.
 435          */
 436         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 437         int mode = FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 438         int ret;
 439
 440         if ((!file->f_op->fallocate) || lo->lo_encrypt_key_size) {
 441                 ret = -EOPNOTSUPP;
 442                 goto out;
 443         }
 444
 445         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos, blk_rq_bytes(rq));
 446         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL && ret != -EOPNOTSUPP))
 447                 ret = -EIO;
 448  out:
 449         return ret;
 450 }
 451
 452 static int lo_req_flush(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 453 {
 454         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 455         int ret = vfs_fsync(file, 0);
 456         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 457                 ret = -EIO;
 458
 459         return ret;
 460 }
 461
 462 static void lo_complete_rq(struct request *rq)
 463 {
 464         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 465         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
 466
 467         if (!cmd->use_aio || cmd->ret < 0 || cmd->ret == blk_rq_bytes(rq) ||
 468             req_op(rq) != REQ_OP_READ) {
 469                 if (cmd->ret < 0)
 470                         ret = BLK_STS_IOERR;
 471                 goto end_io;
 472         }
 473
 474         /*
 475          * Short READ - if we got some data, advance our request and
 476          * retry it. If we got no data, end the rest with EIO.
 477          */
 478         if (cmd->ret) {
 479                 blk_update_request(rq, BLK_STS_OK, cmd->ret);
 480                 cmd->ret = 0;
 481                 blk_mq_requeue_request(rq, true);
 482         } else {
 483                 if (cmd->use_aio) {
 484                         struct bio *bio = rq->bio;
 485
 486                         while (bio) {
 487                                 zero_fill_bio(bio);
 488                                 bio = bio->bi_next;
 489                         }
 490                 }
 491                 ret = BLK_STS_IOERR;
 492 end_io:
 493                 blk_mq_end_request(rq, ret);
 494         }
 495 }
 496
 497 static void lo_rw_aio_do_completion(struct loop_cmd *cmd)
 498 {
 499         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 500
 501         if (!atomic_dec_and_test(&cmd->ref))
 502                 return;
 503         kfree(cmd->bvec);
 504         cmd->bvec = NULL;
 505         blk_mq_complete_request(rq);
 506 }
 507
 508 static void lo_rw_aio_complete(struct kiocb *iocb, long ret, long ret2)
 509 {
 510         struct loop_cmd *cmd = container_of(iocb, struct loop_cmd, iocb);
 511
 512         if (cmd->css)
 513                 css_put(cmd->css);
 514         cmd->ret = ret;
 515         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 516 }
 517
 518 static int lo_rw_aio(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd,
 519                      loff_t pos, bool rw)
 520 {
 521         struct iov_iter iter;
 522         struct req_iterator rq_iter;
 523         struct bio_vec *bvec;
 524         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 525         struct bio *bio = rq->bio;
 526         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 527         struct bio_vec tmp;
 528         unsigned int offset;
 529         int nr_bvec = 0;
 530         int ret;
 531
 532         rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter)
 533                 nr_bvec++;
 534
 535         if (rq->bio != rq->biotail) {
 536
 537                 bvec = kmalloc_array(nr_bvec, sizeof(struct bio_vec),
 538                                      GFP_NOIO);
 539                 if (!bvec)
 540                         return -EIO;
 541                 cmd->bvec = bvec;
 542
 543                 /*
 544                  * The bios of the request may be started from the middle of
 545                  * the 'bvec' because of bio splitting, so we can't directly
 546                  * copy bio->bi_iov_vec to new bvec. The rq_for_each_bvec
 547                  * API will take care of all details for us.
 548                  */
 549                 rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter) {
 550                         *bvec = tmp;
 551                         bvec++;
 552                 }
 553                 bvec = cmd->bvec;
 554                 offset = 0;
 555         } else {
 556                 /*
 557                  * Same here, this bio may be started from the middle of the
 558                  * 'bvec' because of bio splitting, so offset from the bvec
 559                  * must be passed to iov iterator
 560                  */
 561                 offset = bio->bi_iter.bi_bvec_done;
 562                 bvec = __bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
 563         }
 564         atomic_set(&cmd->ref, 2);
 565
 566         loop_iov_iter_bvec(&iter, rw, bvec, nr_bvec, blk_rq_bytes(rq));
 567         iter.iov_offset = offset;
 568
 569         cmd->iocb.ki_pos = pos;
 570         cmd->iocb.ki_filp = file;
 571         cmd->iocb.ki_complete = lo_rw_aio_complete;
 572         cmd->iocb.ki_flags = IOCB_DIRECT;
 573         cmd->iocb.ki_ioprio = IOPRIO_PRIO_VALUE(IOPRIO_CLASS_NONE, 0);
 574         if (cmd->css)
 575                 kthread_associate_blkcg(cmd->css);
 576
 577         if (rw == WRITE)
 578                 ret = call_write_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 579         else
 580                 ret = call_read_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 581
 582         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 583         kthread_associate_blkcg(NULL);
 584
 585         if (ret != -EIOCBQUEUED)
 586                 cmd->iocb.ki_complete(&cmd->iocb, ret, 0);
 587         return 0;
 588 }
 589
 590 static int do_req_filebacked(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 591 {
 592         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 593         loff_t pos = ((loff_t) blk_rq_pos(rq) << 9) + lo->lo_offset;
 594
 595         /*
 596          * lo_write_simple and lo_read_simple should have been covered
 597          * by io submit style function like lo_rw_aio(), one blocker
 598          * is that lo_read_simple() need to call flush_dcache_page after
 599          * the page is written from kernel, and it isn't easy to handle
 600          * this in io submit style function which submits all segments
 601          * of the req at one time. And direct read IO doesn't need to
 602          * run flush_dcache_page().
 603          */
 604         switch (req_op(rq)) {
 605         case REQ_OP_FLUSH:
 606                 return lo_req_flush(lo, rq);
 607         case REQ_OP_DISCARD:
 608         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 609                 return lo_discard(lo, rq, pos);
 610         case REQ_OP_WRITE:
 611                 if (lo->transfer)
 612                         return lo_write_transfer(lo, rq, pos);
 613                 else if (cmd->use_aio)
 614                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, WRITE);
 615                 else
 616                         return lo_write_simple(lo, rq, pos);
 617         case REQ_OP_READ:
 618                 if (lo->transfer)
 619                         return lo_read_transfer(lo, rq, pos);
 620                 else if (cmd->use_aio)
 621                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, READ);
 622                 else
 623                         return lo_read_simple(lo, rq, pos);
 624         default:
 625                 WARN_ON_ONCE(1);
 626                 return -EIO;
 627         }
 628 }
 629
 630 static inline void loop_update_dio(struct loop_device *lo)
 631 {
 632         __loop_update_dio(lo, io_is_direct(lo->lo_backing_file) |
 633                         lo->use_dio);
 634 }
 635
 636 static void loop_reread_partitions(struct loop_device *lo,
 637                                    struct block_device *bdev)
 638 {
 639         int rc;
 640
 641         rc = blkdev_reread_part(bdev);
 642         if (rc)
 643                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d (%s) failed (rc=%d)\n",
 644                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name, rc);
 645 }
 646
 647 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 648 {
 649         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 650
 651         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && MAJOR(i->i_rdev) == LOOP_MAJOR;
 652 }
 653
 654 static int loop_validate_file(struct file *file, struct block_device *bdev)
 655 {
 656         struct inode    *inode = file->f_mapping->host;
 657         struct file     *f = file;
 658
 659         /* Avoid recursion */
 660         while (is_loop_device(f)) {
 661                 struct loop_device *l;
 662
 663                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 664                         return -EBADF;
 665
 666                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 667                 if (l->lo_state != Lo_bound) {
 668                         return -EINVAL;
 669                 }
 670                 f = l->lo_backing_file;
 671         }
 672         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 673                 return -EINVAL;
 674         return 0;
 675 }
 676
 677 /*
 678  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 679  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 680  * the original file and in High Availability environments to switch to
 681  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 682  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 683  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 684  */
 685 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 686                           unsigned int arg)
 687 {
 688         struct file     *file = NULL, *old_file;
 689         int             error;
 690         bool            partscan;
 691
 692         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 693         if (error)
 694                 return error;
 695         error = -ENXIO;
 696         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 697                 goto out_err;
 698
 699         /* the loop device has to be read-only */
 700         error = -EINVAL;
 701         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 702                 goto out_err;
 703
 704         error = -EBADF;
 705         file = fget(arg);
 706         if (!file)
 707                 goto out_err;
 708
 709         error = loop_validate_file(file, bdev);
 710         if (error)
 711                 goto out_err;
 712
 713         old_file = lo->lo_backing_file;
 714
 715         error = -EINVAL;
 716
 717         /* size of the new backing store needs to be the same */
 718         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 719                 goto out_err;
 720
 721         /* and ... switch */
 722         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 723         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 724         lo->lo_backing_file = file;
 725         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(file->f_mapping);
 726         mapping_set_gfp_mask(file->f_mapping,
 727                              lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 728         loop_update_dio(lo);
 729         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 730         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
 731         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 732         /*
 733          * We must drop file reference outside of loop_ctl_mutex as dropping
 734          * the file ref can take bd_mutex which creates circular locking
 735          * dependency.
 736          */
 737         fput(old_file);
 738         if (partscan)
 739                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 740         return 0;
 741
 742 out_err:
 743         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 744         if (file)
 745                 fput(file);
 746         return error;
 747 }
 748
 749 /* loop sysfs attributes */
 750
 751 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 752                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 753 {
 754         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 755         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 756
 757         return callback(lo, page);
 758 }
 759
 760 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 761 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 762 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 763                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 764 {                                                                       \
 765         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 766 }                                                                       \
 767 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 768         __ATTR(_name, 0444, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 769
 770 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 771 {
 772         ssize_t ret;
 773         char *p = NULL;
 774
 775         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 776         if (lo->lo_backing_file)
 777                 p = file_path(lo->lo_backing_file, buf, PAGE_SIZE - 1);
 778         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 779
 780         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 781                 ret = PTR_ERR(p);
 782         else {
 783                 ret = strlen(p);
 784                 memmove(buf, p, ret);
 785                 buf[ret++] = '\n';
 786                 buf[ret] = 0;
 787         }
 788
 789         return ret;
 790 }
 791
 792 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 793 {
 794         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 795 }
 796
 797 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 798 {
 799         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 800 }
 801
 802 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 803 {
 804         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 805
 806         return sprintf(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 807 }
 808
 809 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 810 {
 811         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 812
 813         return sprintf(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 814 }
 815
 816 static ssize_t loop_attr_dio_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 817 {
 818         int dio = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO);
 819
 820         return sprintf(buf, "%s\n", dio ? "1" : "0");
 821 }
 822
 823 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 824 LOOP_ATTR_RO(offset);
 825 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 826 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 827 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 828 LOOP_ATTR_RO(dio);
 829
 830 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 831         &loop_attr_backing_file.attr,
 832         &loop_attr_offset.attr,
 833         &loop_attr_sizelimit.attr,
 834         &loop_attr_autoclear.attr,
 835         &loop_attr_partscan.attr,
 836         &loop_attr_dio.attr,
 837         NULL,
 838 };
 839
 840 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 841         .name = "loop",
 842         .attrs= loop_attrs,
 843 };
 844
 845 static void loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 846 {
 847         lo->sysfs_inited = !sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 848                                                 &loop_attribute_group);
 849 }
 850
 851 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 852 {
 853         if (lo->sysfs_inited)
 854                 sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 855                                    &loop_attribute_group);
 856 }
 857
 858 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 859 {
 860         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 861         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 862         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 863
 864         /*
 865          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 866          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 867          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 868          * useful information.
 869          */
 870         if ((!file->f_op->fallocate) ||
 871             lo->lo_encrypt_key_size) {
 872                 q->limits.discard_granularity = 0;
 873                 q->limits.discard_alignment = 0;
 874                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 875                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 876                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 877                 return;
 878         }
 879
 880         q->limits.discard_granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 881         q->limits.discard_alignment = 0;
 882
 883         blk_queue_max_discard_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 884         blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 885         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 886 }
 887
 888 static void loop_unprepare_queue(struct loop_device *lo)
 889 {
 890         kthread_flush_worker(&lo->worker);
 891         kthread_stop(lo->worker_task);
 892 }
 893
 894 static int loop_kthread_worker_fn(void *worker_ptr)
 895 {
 896         current->flags |= PF_LESS_THROTTLE;
 897         return kthread_worker_fn(worker_ptr);
 898 }
 899
 900 static int loop_prepare_queue(struct loop_device *lo)
 901 {
 902         kthread_init_worker(&lo->worker);
 903         lo->worker_task = kthread_run(loop_kthread_worker_fn,
 904                         &lo->worker, "loop%d", lo->lo_number);
 905         if (IS_ERR(lo->worker_task))
 906                 return -ENOMEM;
 907         set_user_nice(lo->worker_task, MIN_NICE);
 908         return 0;
 909 }
 910
 911 static void loop_update_rotational(struct loop_device *lo)
 912 {
 913         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 914         struct inode *file_inode = file->f_mapping->host;
 915         struct block_device *file_bdev = file_inode->i_sb->s_bdev;
 916         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 917         bool nonrot = true;
 918
 919         /* not all filesystems (e.g. tmpfs) have a sb->s_bdev */
 920         if (file_bdev)
 921                 nonrot = blk_queue_nonrot(bdev_get_queue(file_bdev));
 922
 923         if (nonrot)
 924                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 925         else
 926                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 927 }
 928
 929 static int loop_set_fd(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 930                        struct block_device *bdev, unsigned int arg)
 931 {
 932         struct file     *file;
 933         struct inode    *inode;
 934         struct address_space *mapping;
 935         int             lo_flags = 0;
 936         int             error;
 937         loff_t          size;
 938         bool            partscan;
 939
 940         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 941         __module_get(THIS_MODULE);
 942
 943         error = -EBADF;
 944         file = fget(arg);
 945         if (!file)
 946                 goto out;
 947
 948         /*
 949          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
 950          * here to avoid changing device under exclusive owner.
 951          */
 952         if (!(mode & FMODE_EXCL)) {
 953                 bdgrab(bdev);
 954                 error = blkdev_get(bdev, mode | FMODE_EXCL, loop_set_fd);
 955                 if (error)
 956                         goto out_putf;
 957         }
 958
 959         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 960         if (error)
 961                 goto out_bdev;
 962
 963         error = -EBUSY;
 964         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
 965                 goto out_unlock;
 966
 967         error = loop_validate_file(file, bdev);
 968         if (error)
 969                 goto out_unlock;
 970
 971         mapping = file->f_mapping;
 972         inode = mapping->host;
 973
 974         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
 975             !file->f_op->write_iter)
 976                 lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
 977
 978         error = -EFBIG;
 979         size = get_loop_size(lo, file);
 980         if ((loff_t)(sector_t)size != size)
 981                 goto out_unlock;
 982         error = loop_prepare_queue(lo);
 983         if (error)
 984                 goto out_unlock;
 985
 986         error = 0;
 987
 988         set_device_ro(bdev, (lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
 989
 990         lo->use_dio = false;
 991         lo->lo_device = bdev;
 992         lo->lo_flags = lo_flags;
 993         lo->lo_backing_file = file;
 994         lo->transfer = NULL;
 995         lo->ioctl = NULL;
 996         lo->lo_sizelimit = 0;
 997         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 998         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 999
1000         if (!(lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
1001                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
1002
1003         loop_update_rotational(lo);
1004         loop_update_dio(lo);
1005         set_capacity(lo->lo_disk, size);
1006         bd_set_size(bdev, size << 9);
1007         loop_sysfs_init(lo);
1008         /* let user-space know about the new size */
1009         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1010
1011         set_blocksize(bdev, S_ISBLK(inode->i_mode) ?
1012                       block_size(inode->i_bdev) : PAGE_SIZE);
1013
1014         lo->lo_state = Lo_bound;
1015         if (part_shift)
1016                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1017         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
1018
1019         /* Grab the block_device to prevent its destruction after we
1020          * put /dev/loopXX inode. Later in __loop_clr_fd() we bdput(bdev).
1021          */
1022         bdgrab(bdev);
1023         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1024         if (partscan)
1025                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1026         if (!(mode & FMODE_EXCL))
1027                 blkdev_put(bdev, mode | FMODE_EXCL);
1028         return 0;
1029
1030 out_unlock:
1031         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1032 out_bdev:
1033         if (!(mode & FMODE_EXCL))
1034                 blkdev_put(bdev, mode | FMODE_EXCL);
1035 out_putf:
1036         fput(file);
1037 out:
1038         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1039         module_put(THIS_MODULE);
1040         return error;
1041 }
1042
1043 static int
1044 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
1045 {
1046         int err = 0;
1047         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
1048
1049         if (xfer) {
1050                 if (xfer->release)
1051                         err = xfer->release(lo);
1052                 lo->transfer = NULL;
1053                 lo->lo_encryption = NULL;
1054                 module_put(xfer->owner);
1055         }
1056         return err;
1057 }
1058
1059 static int
1060 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
1061                const struct loop_info64 *i)
1062 {
1063         int err = 0;
1064
1065         if (xfer) {
1066                 struct module *owner = xfer->owner;
1067
1068                 if (!try_module_get(owner))
1069                         return -EINVAL;
1070                 if (xfer->init)
1071                         err = xfer->init(lo, i);
1072                 if (err)
1073                         module_put(owner);
1074                 else
1075                         lo->lo_encryption = xfer;
1076         }
1077         return err;
1078 }
1079
1080 static int __loop_clr_fd(struct loop_device *lo, bool release)
1081 {
1082         struct file *filp = NULL;
1083         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1084         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1085         int err = 0;
1086         bool partscan = false;
1087         int lo_number;
1088
1089         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1090         if (WARN_ON_ONCE(lo->lo_state != Lo_rundown)) {
1091                 err = -ENXIO;
1092                 goto out_unlock;
1093         }
1094
1095         filp = lo->lo_backing_file;
1096         if (filp == NULL) {
1097                 err = -EINVAL;
1098                 goto out_unlock;
1099         }
1100
1101         /* freeze request queue during the transition */
1102         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1103
1104         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1105         lo->lo_backing_file = NULL;
1106         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1107
1108         loop_release_xfer(lo);
1109         lo->transfer = NULL;
1110         lo->ioctl = NULL;
1111         lo->lo_device = NULL;
1112         lo->lo_encryption = NULL;
1113         lo->lo_offset = 0;
1114         lo->lo_sizelimit = 0;
1115         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1116         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1117         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1118         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1119         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1120         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1121         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, 512);
1122         if (bdev) {
1123                 bdput(bdev);
1124                 invalidate_bdev(bdev);
1125                 bdev->bd_inode->i_mapping->wb_err = 0;
1126         }
1127         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1128         loop_sysfs_exit(lo);
1129         if (bdev) {
1130                 bd_set_size(bdev, 0);
1131                 /* let user-space know about this change */
1132                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1133         }
1134         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1135         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1136         module_put(THIS_MODULE);
1137         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1138
1139         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev;
1140         lo_number = lo->lo_number;
1141         loop_unprepare_queue(lo);
1142 out_unlock:
1143         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1144         if (partscan) {
1145                 /*
1146                  * bd_mutex has been held already in release path, so don't
1147                  * acquire it if this function is called in such case.
1148                  *
1149                  * If the reread partition isn't from release path, lo_refcnt
1150                  * must be at least one and it can only become zero when the
1151                  * current holder is released.
1152                  */
1153                 if (release)
1154                         err = __blkdev_reread_part(bdev);
1155                 else
1156                         err = blkdev_reread_part(bdev);
1157                 if (err)
1158                         pr_warn("%s: partition scan of loop%d failed (rc=%d)\n",
1159                                 __func__, lo_number, err);
1160                 /* Device is gone, no point in returning error */
1161                 err = 0;
1162         }
1163
1164         /*
1165          * lo->lo_state is set to Lo_unbound here after above partscan has
1166          * finished.
1167          *
1168          * There cannot be anybody else entering __loop_clr_fd() as
1169          * lo->lo_backing_file is already cleared and Lo_rundown state
1170          * protects us from all the other places trying to change the 'lo'
1171          * device.
1172          */
1173         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1174         lo->lo_flags = 0;
1175         if (!part_shift)
1176                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1177         lo->lo_state = Lo_unbound;
1178         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1179
1180         /*
1181          * Need not hold loop_ctl_mutex to fput backing file.
1182          * Calling fput holding loop_ctl_mutex triggers a circular
1183          * lock dependency possibility warning as fput can take
1184          * bd_mutex which is usually taken before loop_ctl_mutex.
1185          */
1186         if (filp)
1187                 fput(filp);
1188         return err;
1189 }
1190
1191 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1192 {
1193         int err;
1194
1195         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1196         if (err)
1197                 return err;
1198         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1199                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1200                 return -ENXIO;
1201         }
1202         /*
1203          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1204          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1205          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1206          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1207          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1208          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1209          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1210          * command to fail with EBUSY.
1211          */
1212         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1213                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1214                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1215                 return 0;
1216         }
1217         lo->lo_state = Lo_rundown;
1218         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1219
1220         return __loop_clr_fd(lo, false);
1221 }
1222
1223 static int
1224 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1225 {
1226         int err;
1227         struct loop_func_table *xfer;
1228         kuid_t uid = current_uid();
1229         struct block_device *bdev;
1230         bool partscan = false;
1231
1232         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1233         if (err)
1234                 return err;
1235         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1236             !uid_eq(lo->lo_key_owner, uid) &&
1237             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1238                 err = -EPERM;
1239                 goto out_unlock;
1240         }
1241         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1242                 err = -ENXIO;
1243                 goto out_unlock;
1244         }
1245         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE) {
1246                 err = -EINVAL;
1247                 goto out_unlock;
1248         }
1249
1250         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1251             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1252                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1253                 kill_bdev(lo->lo_device);
1254         }
1255
1256         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1257         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1258
1259         err = loop_release_xfer(lo);
1260         if (err)
1261                 goto out_unfreeze;
1262
1263         if (info->lo_encrypt_type) {
1264                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1265
1266                 if (type >= MAX_LO_CRYPT) {
1267                         err = -EINVAL;
1268                         goto out_unfreeze;
1269                 }
1270                 xfer = xfer_funcs[type];
1271                 if (xfer == NULL) {
1272                         err = -EINVAL;
1273                         goto out_unfreeze;
1274                 }
1275         } else
1276                 xfer = NULL;
1277
1278         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1279         if (err)
1280                 goto out_unfreeze;
1281
1282         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1283             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1284                 /* kill_bdev should have truncated all the pages */
1285                 if (lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1286                         err = -EAGAIN;
1287                         pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1288                                 __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1289                                 lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1290                         goto out_unfreeze;
1291                 }
1292                 if (figure_loop_size(lo, info->lo_offset, info->lo_sizelimit)) {
1293                         err = -EFBIG;
1294                         goto out_unfreeze;
1295                 }
1296         }
1297
1298         loop_config_discard(lo);
1299
1300         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1301         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1302         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1303         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1304
1305         if (!xfer)
1306                 xfer = &none_funcs;
1307         lo->transfer = xfer->transfer;
1308         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1309
1310         if ((lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) !=
1311              (info->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR))
1312                 lo->lo_flags ^= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1313
1314         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1315         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1316         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1317         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1318                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1319                        info->lo_encrypt_key_size);
1320                 lo->lo_key_owner = uid;
1321         }
1322
1323         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1324         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1325
1326 out_unfreeze:
1327         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1328
1329         if (!err && (info->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1330              !(lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1331                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1332                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1333                 bdev = lo->lo_device;
1334                 partscan = true;
1335         }
1336 out_unlock:
1337         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1338         if (partscan)
1339                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1340
1341         return err;
1342 }
1343
1344 static int
1345 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1346 {
1347         struct path path;
1348         struct kstat stat;
1349         int ret;
1350
1351         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1352         if (ret)
1353                 return ret;
1354         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1355                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1356                 return -ENXIO;
1357         }
1358
1359         memset(info, 0, sizeof(*info));
1360         info->lo_number = lo->lo_number;
1361         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1362         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1363         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1364         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1365         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1366         info->lo_encrypt_type =
1367                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1368         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1369                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1370                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1371                        lo->lo_encrypt_key_size);
1372         }
1373
1374         /* Drop loop_ctl_mutex while we call into the filesystem. */
1375         path = lo->lo_backing_file->f_path;
1376         path_get(&path);
1377         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1378         ret = vfs_getattr(&path, &stat, STATX_INO, AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1379         if (!ret) {
1380                 info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1381                 info->lo_inode = stat.ino;
1382                 info->lo_rdevice = huge_encode_dev(stat.rdev);
1383         }
1384         path_put(&path);
1385         return ret;
1386 }
1387
1388 static void
1389 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1390 {
1391         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1392         info64->lo_number = info->lo_number;
1393         info64->lo_device = info->lo_device;
1394         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1395         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1396         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1397         info64->lo_sizelimit = 0;
1398         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1399         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1400         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1401         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1402         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1403         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1404                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1405         else
1406                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1407         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1408 }
1409
1410 static int
1411 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1412 {
1413         memset(info, 0, sizeof(*info));
1414         info->lo_number = info64->lo_number;
1415         info->lo_device = info64->lo_device;
1416         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1417         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1418         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1419         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1420         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1421         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1422         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1423         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1424         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1425                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1426         else
1427                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1428         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1429
1430         /* error in case values were truncated */
1431         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1432             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1433             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1434             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1435                 return -EOVERFLOW;
1436
1437         return 0;
1438 }
1439
1440 static int
1441 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1442 {
1443         struct loop_info info;
1444         struct loop_info64 info64;
1445
1446         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1447                 return -EFAULT;
1448         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1449         return loop_set_status(lo, &info64);
1450 }
1451
1452 static int
1453 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1454 {
1455         struct loop_info64 info64;
1456
1457         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1458                 return -EFAULT;
1459         return loop_set_status(lo, &info64);
1460 }
1461
1462 static int
1463 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1464         struct loop_info info;
1465         struct loop_info64 info64;
1466         int err;
1467
1468         if (!arg)
1469                 return -EINVAL;
1470         err = loop_get_status(lo, &info64);
1471         if (!err)
1472                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1473         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1474                 err = -EFAULT;
1475
1476         return err;
1477 }
1478
1479 static int
1480 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1481         struct loop_info64 info64;
1482         int err;
1483
1484         if (!arg)
1485                 return -EINVAL;
1486         err = loop_get_status(lo, &info64);
1487         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1488                 err = -EFAULT;
1489
1490         return err;
1491 }
1492
1493 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1494 {
1495         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1496                 return -ENXIO;
1497
1498         return figure_loop_size(lo, lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit);
1499 }
1500
1501 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1502 {
1503         int error = -ENXIO;
1504         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1505                 goto out;
1506
1507         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1508         if (lo->use_dio == !!arg)
1509                 return 0;
1510         error = -EINVAL;
1511  out:
1512         return error;
1513 }
1514
1515 static int loop_set_block_size(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1516 {
1517         int err = 0;
1518
1519         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1520                 return -ENXIO;
1521
1522         if (arg < 512 || arg > PAGE_SIZE || !is_power_of_2(arg))
1523                 return -EINVAL;
1524
1525         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size != arg) {
1526                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1527                 kill_bdev(lo->lo_device);
1528         }
1529
1530         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1531
1532         /* kill_bdev should have truncated all the pages */
1533         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size != arg &&
1534                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1535                 err = -EAGAIN;
1536                 pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1537                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1538                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1539                 goto out_unfreeze;
1540         }
1541
1542         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1543         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1544         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, arg);
1545         loop_update_dio(lo);
1546 out_unfreeze:
1547         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1548
1549         return err;
1550 }
1551
1552 static int lo_simple_ioctl(struct loop_device *lo, unsigned int cmd,
1553                            unsigned long arg)
1554 {
1555         int err;
1556
1557         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1558         if (err)
1559                 return err;
1560         switch (cmd) {
1561         case LOOP_SET_CAPACITY:
1562                 err = loop_set_capacity(lo);
1563                 break;
1564         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1565                 err = loop_set_dio(lo, arg);
1566                 break;
1567         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1568                 err = loop_set_block_size(lo, arg);
1569                 break;
1570         default:
1571                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1572         }
1573         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1574         return err;
1575 }
1576
1577 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1578         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1579 {
1580         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1581         int err;
1582
1583         switch (cmd) {
1584         case LOOP_SET_FD:
1585                 return loop_set_fd(lo, mode, bdev, arg);
1586         case LOOP_CHANGE_FD:
1587                 return loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1588         case LOOP_CLR_FD:
1589                 return loop_clr_fd(lo);
1590         case LOOP_SET_STATUS:
1591                 err = -EPERM;
1592                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1593                         err = loop_set_status_old(lo,
1594                                         (struct loop_info __user *)arg);
1595                 }
1596                 break;
1597         case LOOP_GET_STATUS:
1598                 return loop_get_status_old(lo, (struct loop_info __user *) arg);
1599         case LOOP_SET_STATUS64:
1600                 err = -EPERM;
1601                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1602                         err = loop_set_status64(lo,
1603                                         (struct loop_info64 __user *) arg);
1604                 }
1605                 break;
1606         case LOOP_GET_STATUS64:
1607                 return loop_get_status64(lo, (struct loop_info64 __user *) arg);
1608         case LOOP_SET_CAPACITY:
1609         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1610         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1611                 if (!(mode & FMODE_WRITE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1612                         return -EPERM;
1613                 /* Fall through */
1614         default:
1615                 err = lo_simple_ioctl(lo, cmd, arg);
1616                 break;
1617         }
1618
1619         return err;
1620 }
1621
1622 #ifdef CONFIG_COMPAT
1623 struct compat_loop_info {
1624         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1625         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1626         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1627         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1628         compat_int_t    lo_offset;
1629         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1630         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1631         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1632         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1633         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1634         compat_ulong_t  lo_init[2];
1635         char            reserved[4];
1636 };
1637
1638 /*
1639  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1640  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1641  */
1642 static noinline int
1643 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1644                         struct loop_info64 *info64)
1645 {
1646         struct compat_loop_info info;
1647
1648         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1649                 return -EFAULT;
1650
1651         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1652         info64->lo_number = info.lo_number;
1653         info64->lo_device = info.lo_device;
1654         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1655         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1656         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1657         info64->lo_sizelimit = 0;
1658         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1659         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1660         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1661         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1662         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1663         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1664                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1665         else
1666                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1667         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1668         return 0;
1669 }
1670
1671 /*
1672  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1673  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1674  */
1675 static noinline int
1676 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1677                       struct compat_loop_info __user *arg)
1678 {
1679         struct compat_loop_info info;
1680
1681         memset(&info, 0, sizeof(info));
1682         info.lo_number = info64->lo_number;
1683         info.lo_device = info64->lo_device;
1684         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1685         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1686         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1687         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1688         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1689         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1690         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1691         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1692         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1693                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1694         else
1695                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1696         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1697
1698         /* error in case values were truncated */
1699         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1700             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1701             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1702             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1703             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1704             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1705                 return -EOVERFLOW;
1706
1707         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1708                 return -EFAULT;
1709         return 0;
1710 }
1711
1712 static int
1713 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1714                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1715 {
1716         struct loop_info64 info64;
1717         int ret;
1718
1719         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1720         if (ret < 0)
1721                 return ret;
1722         return loop_set_status(lo, &info64);
1723 }
1724
1725 static int
1726 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1727                        struct compat_loop_info __user *arg)
1728 {
1729         struct loop_info64 info64;
1730         int err;
1731
1732         if (!arg)
1733                 return -EINVAL;
1734         err = loop_get_status(lo, &info64);
1735         if (!err)
1736                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1737         return err;
1738 }
1739
1740 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1741                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1742 {
1743         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1744         int err;
1745
1746         switch(cmd) {
1747         case LOOP_SET_STATUS:
1748                 err = loop_set_status_compat(lo,
1749                              (const struct compat_loop_info __user *)arg);
1750                 break;
1751         case LOOP_GET_STATUS:
1752                 err = loop_get_status_compat(lo,
1753                                      (struct compat_loop_info __user *)arg);
1754                 break;
1755         case LOOP_SET_CAPACITY:
1756         case LOOP_CLR_FD:
1757         case LOOP_GET_STATUS64:
1758         case LOOP_SET_STATUS64:
1759                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1760                 /* fall through */
1761         case LOOP_SET_FD:
1762         case LOOP_CHANGE_FD:
1763         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1764                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1765                 break;
1766         default:
1767                 err = -ENOIOCTLCMD;
1768                 break;
1769         }
1770         return err;
1771 }
1772 #endif
1773
1774 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1775 {
1776         struct loop_device *lo;
1777         int err;
1778
1779         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1780         if (err)
1781                 return err;
1782         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1783         if (!lo) {
1784                 err = -ENXIO;
1785                 goto out;
1786         }
1787
1788         atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1789 out:
1790         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1791         return err;
1792 }
1793
1794 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1795 {
1796         struct loop_device *lo;
1797
1798         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1799         lo = disk->private_data;
1800         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1801                 goto out_unlock;
1802
1803         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1804                 if (lo->lo_state != Lo_bound)
1805                         goto out_unlock;
1806                 lo->lo_state = Lo_rundown;
1807                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1808                 /*
1809                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1810                  * and remove configuration after last close.
1811                  */
1812                 __loop_clr_fd(lo, true);
1813                 return;
1814         } else if (lo->lo_state == Lo_bound) {
1815                 /*
1816                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1817                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1818                  */
1819                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1820                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1821         }
1822
1823 out_unlock:
1824         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1825 }
1826
1827 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1828         .owner =        THIS_MODULE,
1829         .open =         lo_open,
1830         .release =      lo_release,
1831         .ioctl =        lo_ioctl,
1832 #ifdef CONFIG_COMPAT
1833         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1834 #endif
1835 };
1836
1837 /*
1838  * And now the modules code and kernel interface.
1839  */
1840 static int max_loop;
1841 module_param(max_loop, int, 0444);
1842 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1843 module_param(max_part, int, 0444);
1844 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1845 MODULE_LICENSE("GPL");
1846 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1847
1848 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1849 {
1850         unsigned int n = funcs->number;
1851
1852         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1853                 return -EINVAL;
1854         xfer_funcs[n] = funcs;
1855         return 0;
1856 }
1857
1858 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1859 {
1860         struct loop_device *lo = ptr;
1861         struct loop_func_table *xfer = data;
1862
1863         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1864         if (lo->lo_encryption == xfer)
1865                 loop_release_xfer(lo);
1866         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1867         return 0;
1868 }
1869
1870 int loop_unregister_transfer(int number)
1871 {
1872         unsigned int n = number;
1873         struct loop_func_table *xfer;
1874
1875         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1876                 return -EINVAL;
1877
1878         xfer_funcs[n] = NULL;
1879         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1880         return 0;
1881 }
1882
1883 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1884 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
1885
1886 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1887                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
1888 {
1889         struct request *rq = bd->rq;
1890         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1891         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1892
1893         blk_mq_start_request(rq);
1894
1895         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1896                 return BLK_STS_IOERR;
1897
1898         switch (req_op(rq)) {
1899         case REQ_OP_FLUSH:
1900         case REQ_OP_DISCARD:
1901         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1902                 cmd->use_aio = false;
1903                 break;
1904         default:
1905                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
1906                 break;
1907         }
1908
1909         /* always use the first bio's css */
1910 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1911         if (cmd->use_aio && rq->bio && rq->bio->bi_blkg) {
1912                 cmd->css = &bio_blkcg(rq->bio)->css;
1913                 css_get(cmd->css);
1914         } else
1915 #endif
1916                 cmd->css = NULL;
1917         kthread_queue_work(&lo->worker, &cmd->work);
1918
1919         return BLK_STS_OK;
1920 }
1921
1922 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
1923 {
1924         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
1925         const bool write = op_is_write(req_op(rq));
1926         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1927         int ret = 0;
1928
1929         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
1930                 ret = -EIO;
1931                 goto failed;
1932         }
1933
1934         ret = do_req_filebacked(lo, rq);
1935  failed:
1936         /* complete non-aio request */
1937         if (!cmd->use_aio || ret) {
1938                 cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
1939                 blk_mq_complete_request(rq);
1940         }
1941 }
1942
1943 static void loop_queue_work(struct kthread_work *work)
1944 {
1945         struct loop_cmd *cmd =
1946                 container_of(work, struct loop_cmd, work);
1947
1948         loop_handle_cmd(cmd);
1949 }
1950
1951 static int loop_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
1952                 unsigned int hctx_idx, unsigned int numa_node)
1953 {
1954         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1955
1956         kthread_init_work(&cmd->work, loop_queue_work);
1957         return 0;
1958 }
1959
1960 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
1961         .queue_rq       = loop_queue_rq,
1962         .init_request   = loop_init_request,
1963         .complete       = lo_complete_rq,
1964 };
1965
1966 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
1967 {
1968         struct loop_device *lo;
1969         struct gendisk *disk;
1970         int err;
1971
1972         err = -ENOMEM;
1973         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
1974         if (!lo)
1975                 goto out;
1976
1977         lo->lo_state = Lo_unbound;
1978
1979         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
1980         if (i >= 0) {
1981                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
1982                 if (err == -ENOSPC)
1983                         err = -EEXIST;
1984         } else {
1985                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
1986         }
1987         if (err < 0)
1988                 goto out_free_dev;
1989         i = err;
1990
1991         err = -ENOMEM;
1992         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
1993         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
1994         lo->tag_set.queue_depth = 128;
1995         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
1996         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
1997         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE;
1998         lo->tag_set.driver_data = lo;
1999
2000         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
2001         if (err)
2002                 goto out_free_idr;
2003
2004         lo->lo_queue = blk_mq_init_queue(&lo->tag_set);
2005         if (IS_ERR(lo->lo_queue)) {
2006                 err = PTR_ERR(lo->lo_queue);
2007                 goto out_cleanup_tags;
2008         }
2009         lo->lo_queue->queuedata = lo;
2010
2011         blk_queue_max_hw_sectors(lo->lo_queue, BLK_DEF_MAX_SECTORS);
2012
2013         /*
2014          * By default, we do buffer IO, so it doesn't make sense to enable
2015          * merge because the I/O submitted to backing file is handled page by
2016          * page. For directio mode, merge does help to dispatch bigger request
2017          * to underlayer disk. We will enable merge once directio is enabled.
2018          */
2019         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
2020
2021         err = -ENOMEM;
2022         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
2023         if (!disk)
2024                 goto out_free_queue;
2025
2026         /*
2027          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
2028          * scanning can be requested individually per-device during its
2029          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
2030          * devices. The needed partition minors are allocated from the
2031          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
2032          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
2033          * used.
2034          *
2035          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
2036          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
2037          * multiples of max_part.
2038          *
2039          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
2040          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
2041          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
2042          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
2043          */
2044         if (!part_shift)
2045                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
2046         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
2047         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
2048         lo->lo_number           = i;
2049         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
2050         disk->major             = LOOP_MAJOR;
2051         disk->first_minor       = i << part_shift;
2052         disk->fops              = &lo_fops;
2053         disk->private_data      = lo;
2054         disk->queue             = lo->lo_queue;
2055         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
2056         add_disk(disk);
2057         *l = lo;
2058         return lo->lo_number;
2059
2060 out_free_queue:
2061         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2062 out_cleanup_tags:
2063         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2064 out_free_idr:
2065         idr_remove(&loop_index_idr, i);
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         del_gendisk(lo->lo_disk);
2075         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2076         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2077         put_disk(lo->lo_disk);
2078         kfree(lo);
2079 }
2080
2081 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
2082 {
2083         struct loop_device *lo = ptr;
2084         struct loop_device **l = data;
2085
2086         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
2087                 *l = lo;
2088                 return 1;
2089         }
2090         return 0;
2091 }
2092
2093 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
2094 {
2095         struct loop_device *lo;
2096         int ret = -ENODEV;
2097
2098         if (i < 0) {
2099                 int err;
2100
2101                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
2102                 if (err == 1) {
2103                         *l = lo;
2104                         ret = lo->lo_number;
2105                 }
2106                 goto out;
2107         }
2108
2109         /* lookup and return a specific i */
2110         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
2111         if (lo) {
2112                 *l = lo;
2113                 ret = lo->lo_number;
2114         }
2115 out:
2116         return ret;
2117 }
2118
2119 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
2120 {
2121         struct loop_device *lo;
2122         struct kobject *kobj;
2123         int err;
2124
2125         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2126         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2127         if (err < 0)
2128                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2129         if (err < 0)
2130                 kobj = NULL;
2131         else
2132                 kobj = get_disk_and_module(lo->lo_disk);
2133         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2134
2135         *part = 0;
2136         return kobj;
2137 }
2138
2139 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
2140                                unsigned long parm)
2141 {
2142         struct loop_device *lo;
2143         int ret;
2144
2145         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
2146         if (ret)
2147                 return ret;
2148
2149         ret = -ENOSYS;
2150         switch (cmd) {
2151         case LOOP_CTL_ADD:
2152                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2153                 if (ret >= 0) {
2154                         ret = -EEXIST;
2155                         break;
2156                 }
2157                 ret = loop_add(&lo, parm);
2158                 break;
2159         case LOOP_CTL_REMOVE:
2160                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2161                 if (ret < 0)
2162                         break;
2163                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
2164                         ret = -EBUSY;
2165                         break;
2166                 }
2167                 if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
2168                         ret = -EBUSY;
2169                         break;
2170                 }
2171                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
2172                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
2173                 loop_remove(lo);
2174                 break;
2175         case LOOP_CTL_GET_FREE:
2176                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
2177                 if (ret >= 0)
2178                         break;
2179                 ret = loop_add(&lo, -1);
2180         }
2181         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2182
2183         return ret;
2184 }
2185
2186 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
2187         .open           = nonseekable_open,
2188         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
2189         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
2190         .owner          = THIS_MODULE,
2191         .llseek         = noop_llseek,
2192 };
2193
2194 static struct miscdevice loop_misc = {
2195         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
2196         .name           = "loop-control",
2197         .fops           = &loop_ctl_fops,
2198 };
2199
2200 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
2201 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
2202
2203 static int __init loop_init(void)
2204 {
2205         int i, nr;
2206         unsigned long range;
2207         struct loop_device *lo;
2208         int err;
2209
2210         part_shift = 0;
2211         if (max_part > 0) {
2212                 part_shift = fls(max_part);
2213
2214                 /*
2215                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2216                  * to user space so that user can decide correct minor number
2217                  * if [s]he want to create more devices.
2218                  *
2219                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2220                  * for the whole disk.
2221                  */
2222                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2223         }
2224
2225         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2226                 err = -EINVAL;
2227                 goto err_out;
2228         }
2229
2230         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2231                 err = -EINVAL;
2232                 goto err_out;
2233         }
2234
2235         /*
2236          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2237          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2238          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2239          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2240          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2241          * a 'dead' device node.
2242          */
2243         if (max_loop) {
2244                 nr = max_loop;
2245                 range = max_loop << part_shift;
2246         } else {
2247                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2248                 range = 1UL << MINORBITS;
2249         }
2250
2251         err = misc_register(&loop_misc);
2252         if (err < 0)
2253                 goto err_out;
2254
2255
2256         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop")) {
2257                 err = -EIO;
2258                 goto misc_out;
2259         }
2260
2261         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
2262                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
2263
2264         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2265         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2266         for (i = 0; i < nr; i++)
2267                 loop_add(&lo, i);
2268         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2269
2270         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2271         return 0;
2272
2273 misc_out:
2274         misc_deregister(&loop_misc);
2275 err_out:
2276         return err;
2277 }
2278
2279 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
2280 {
2281         struct loop_device *lo = ptr;
2282
2283         loop_remove(lo);
2284         return 0;
2285 }
2286
2287 static void __exit loop_exit(void)
2288 {
2289         unsigned long range;
2290
2291         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
2292
2293         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
2294         idr_destroy(&loop_index_idr);
2295
2296         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
2297         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2298
2299         misc_deregister(&loop_misc);
2300 }
2301
2302 module_init(loop_init);
2303 module_exit(loop_exit);
2304
2305 #ifndef MODULE
2306 static int __init max_loop_setup(char *str)
2307 {
2308         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2309         return 1;
2310 }
2311
2312 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2313 #endif