add46b06be869820ce3c8b080d2058d49f14c74f
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / aio.c
1 /*
2  *      An async IO implementation for Linux
3  *      Written by Benjamin LaHaise <bcrl@kvack.org>
4  *
5  *      Implements an efficient asynchronous io interface.
6  *
7  *      Copyright 2000, 2001, 2002 Red Hat, Inc.  All Rights Reserved.
8  *
9  *      See ../COPYING for licensing terms.
10  */
11 #define pr_fmt(fmt) "%s: " fmt, __func__
12
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/errno.h>
16 #include <linux/time.h>
17 #include <linux/aio_abi.h>
18 #include <linux/export.h>
19 #include <linux/syscalls.h>
20 #include <linux/backing-dev.h>
21 #include <linux/uio.h>
22
23 #include <linux/sched/signal.h>
24 #include <linux/fs.h>
25 #include <linux/file.h>
26 #include <linux/mm.h>
27 #include <linux/mman.h>
28 #include <linux/mmu_context.h>
29 #include <linux/percpu.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/timer.h>
32 #include <linux/aio.h>
33 #include <linux/highmem.h>
34 #include <linux/workqueue.h>
35 #include <linux/security.h>
36 #include <linux/eventfd.h>
37 #include <linux/blkdev.h>
38 #include <linux/compat.h>
39 #include <linux/migrate.h>
40 #include <linux/ramfs.h>
41 #include <linux/percpu-refcount.h>
42 #include <linux/mount.h>
43
44 #include <asm/kmap_types.h>
45 #include <linux/uaccess.h>
46
47 #include "internal.h"
48
49 #define AIO_RING_MAGIC                  0xa10a10a1
50 #define AIO_RING_COMPAT_FEATURES        1
51 #define AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES      0
52 struct aio_ring {
53         unsigned        id;     /* kernel internal index number */
54         unsigned        nr;     /* number of io_events */
55         unsigned        head;   /* Written to by userland or under ring_lock
56                                  * mutex by aio_read_events_ring(). */
57         unsigned        tail;
58
59         unsigned        magic;
60         unsigned        compat_features;
61         unsigned        incompat_features;
62         unsigned        header_length;  /* size of aio_ring */
63
64
65         struct io_event         io_events[0];
66 }; /* 128 bytes + ring size */
67
68 #define AIO_RING_PAGES  8
69
70 struct kioctx_table {
71         struct rcu_head         rcu;
72         unsigned                nr;
73         struct kioctx __rcu     *table[];
74 };
75
76 struct kioctx_cpu {
77         unsigned                reqs_available;
78 };
79
80 struct ctx_rq_wait {
81         struct completion comp;
82         atomic_t count;
83 };
84
85 struct kioctx {
86         struct percpu_ref       users;
87         atomic_t                dead;
88
89         struct percpu_ref       reqs;
90
91         unsigned long           user_id;
92
93         struct __percpu kioctx_cpu *cpu;
94
95         /*
96          * For percpu reqs_available, number of slots we move to/from global
97          * counter at a time:
98          */
99         unsigned                req_batch;
100         /*
101          * This is what userspace passed to io_setup(), it's not used for
102          * anything but counting against the global max_reqs quota.
103          *
104          * The real limit is nr_events - 1, which will be larger (see
105          * aio_setup_ring())
106          */
107         unsigned                max_reqs;
108
109         /* Size of ringbuffer, in units of struct io_event */
110         unsigned                nr_events;
111
112         unsigned long           mmap_base;
113         unsigned long           mmap_size;
114
115         struct page             **ring_pages;
116         long                    nr_pages;
117
118         struct rcu_work         free_rwork;     /* see free_ioctx() */
119
120         /*
121          * signals when all in-flight requests are done
122          */
123         struct ctx_rq_wait      *rq_wait;
124
125         struct {
126                 /*
127                  * This counts the number of available slots in the ringbuffer,
128                  * so we avoid overflowing it: it's decremented (if positive)
129                  * when allocating a kiocb and incremented when the resulting
130                  * io_event is pulled off the ringbuffer.
131                  *
132                  * We batch accesses to it with a percpu version.
133                  */
134                 atomic_t        reqs_available;
135         } ____cacheline_aligned_in_smp;
136
137         struct {
138                 spinlock_t      ctx_lock;
139                 struct list_head active_reqs;   /* used for cancellation */
140         } ____cacheline_aligned_in_smp;
141
142         struct {
143                 struct mutex    ring_lock;
144                 wait_queue_head_t wait;
145         } ____cacheline_aligned_in_smp;
146
147         struct {
148                 unsigned        tail;
149                 unsigned        completed_events;
150                 spinlock_t      completion_lock;
151         } ____cacheline_aligned_in_smp;
152
153         struct page             *internal_pages[AIO_RING_PAGES];
154         struct file             *aio_ring_file;
155
156         unsigned                id;
157 };
158
159 /*
160  * We use ki_cancel == KIOCB_CANCELLED to indicate that a kiocb has been either
161  * cancelled or completed (this makes a certain amount of sense because
162  * successful cancellation - io_cancel() - does deliver the completion to
163  * userspace).
164  *
165  * And since most things don't implement kiocb cancellation and we'd really like
166  * kiocb completion to be lockless when possible, we use ki_cancel to
167  * synchronize cancellation and completion - we only set it to KIOCB_CANCELLED
168  * with xchg() or cmpxchg(), see batch_complete_aio() and kiocb_cancel().
169  */
170 #define KIOCB_CANCELLED         ((void *) (~0ULL))
171
172 struct aio_kiocb {
173         struct kiocb            common;
174
175         struct kioctx           *ki_ctx;
176         kiocb_cancel_fn         *ki_cancel;
177
178         struct iocb __user      *ki_user_iocb;  /* user's aiocb */
179         __u64                   ki_user_data;   /* user's data for completion */
180
181         struct list_head        ki_list;        /* the aio core uses this
182                                                  * for cancellation */
183
184         /*
185          * If the aio_resfd field of the userspace iocb is not zero,
186          * this is the underlying eventfd context to deliver events to.
187          */
188         struct eventfd_ctx      *ki_eventfd;
189 };
190
191 /*------ sysctl variables----*/
192 static DEFINE_SPINLOCK(aio_nr_lock);
193 unsigned long aio_nr;           /* current system wide number of aio requests */
194 unsigned long aio_max_nr = 0x10000; /* system wide maximum number of aio requests */
195 /*----end sysctl variables---*/
196
197 static struct kmem_cache        *kiocb_cachep;
198 static struct kmem_cache        *kioctx_cachep;
199
200 static struct vfsmount *aio_mnt;
201
202 static const struct file_operations aio_ring_fops;
203 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops;
204
205 static struct file *aio_private_file(struct kioctx *ctx, loff_t nr_pages)
206 {
207         struct qstr this = QSTR_INIT("[aio]", 5);
208         struct file *file;
209         struct path path;
210         struct inode *inode = alloc_anon_inode(aio_mnt->mnt_sb);
211         if (IS_ERR(inode))
212                 return ERR_CAST(inode);
213
214         inode->i_mapping->a_ops = &aio_ctx_aops;
215         inode->i_mapping->private_data = ctx;
216         inode->i_size = PAGE_SIZE * nr_pages;
217
218         path.dentry = d_alloc_pseudo(aio_mnt->mnt_sb, &this);
219         if (!path.dentry) {
220                 iput(inode);
221                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
222         }
223         path.mnt = mntget(aio_mnt);
224
225         d_instantiate(path.dentry, inode);
226         file = alloc_file(&path, FMODE_READ | FMODE_WRITE, &aio_ring_fops);
227         if (IS_ERR(file)) {
228                 path_put(&path);
229                 return file;
230         }
231
232         file->f_flags = O_RDWR;
233         return file;
234 }
235
236 static struct dentry *aio_mount(struct file_system_type *fs_type,
237                                 int flags, const char *dev_name, void *data)
238 {
239         static const struct dentry_operations ops = {
240                 .d_dname        = simple_dname,
241         };
242         struct dentry *root = mount_pseudo(fs_type, "aio:", NULL, &ops,
243                                            AIO_RING_MAGIC);
244
245         if (!IS_ERR(root))
246                 root->d_sb->s_iflags |= SB_I_NOEXEC;
247         return root;
248 }
249
250 /* aio_setup
251  *      Creates the slab caches used by the aio routines, panic on
252  *      failure as this is done early during the boot sequence.
253  */
254 static int __init aio_setup(void)
255 {
256         static struct file_system_type aio_fs = {
257                 .name           = "aio",
258                 .mount          = aio_mount,
259                 .kill_sb        = kill_anon_super,
260         };
261         aio_mnt = kern_mount(&aio_fs);
262         if (IS_ERR(aio_mnt))
263                 panic("Failed to create aio fs mount.");
264
265         kiocb_cachep = KMEM_CACHE(aio_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
266         kioctx_cachep = KMEM_CACHE(kioctx,SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
267         return 0;
268 }
269 __initcall(aio_setup);
270
271 static void put_aio_ring_file(struct kioctx *ctx)
272 {
273         struct file *aio_ring_file = ctx->aio_ring_file;
274         struct address_space *i_mapping;
275
276         if (aio_ring_file) {
277                 truncate_setsize(file_inode(aio_ring_file), 0);
278
279                 /* Prevent further access to the kioctx from migratepages */
280                 i_mapping = aio_ring_file->f_mapping;
281                 spin_lock(&i_mapping->private_lock);
282                 i_mapping->private_data = NULL;
283                 ctx->aio_ring_file = NULL;
284                 spin_unlock(&i_mapping->private_lock);
285
286                 fput(aio_ring_file);
287         }
288 }
289
290 static void aio_free_ring(struct kioctx *ctx)
291 {
292         int i;
293
294         /* Disconnect the kiotx from the ring file.  This prevents future
295          * accesses to the kioctx from page migration.
296          */
297         put_aio_ring_file(ctx);
298
299         for (i = 0; i < ctx->nr_pages; i++) {
300                 struct page *page;
301                 pr_debug("pid(%d) [%d] page->count=%d\n", current->pid, i,
302                                 page_count(ctx->ring_pages[i]));
303                 page = ctx->ring_pages[i];
304                 if (!page)
305                         continue;
306                 ctx->ring_pages[i] = NULL;
307                 put_page(page);
308         }
309
310         if (ctx->ring_pages && ctx->ring_pages != ctx->internal_pages) {
311                 kfree(ctx->ring_pages);
312                 ctx->ring_pages = NULL;
313         }
314 }
315
316 static int aio_ring_mremap(struct vm_area_struct *vma)
317 {
318         struct file *file = vma->vm_file;
319         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
320         struct kioctx_table *table;
321         int i, res = -EINVAL;
322
323         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
324         rcu_read_lock();
325         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
326         for (i = 0; i < table->nr; i++) {
327                 struct kioctx *ctx;
328
329                 ctx = rcu_dereference(table->table[i]);
330                 if (ctx && ctx->aio_ring_file == file) {
331                         if (!atomic_read(&ctx->dead)) {
332                                 ctx->user_id = ctx->mmap_base = vma->vm_start;
333                                 res = 0;
334                         }
335                         break;
336                 }
337         }
338
339         rcu_read_unlock();
340         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
341         return res;
342 }
343
344 static const struct vm_operations_struct aio_ring_vm_ops = {
345         .mremap         = aio_ring_mremap,
346 #if IS_ENABLED(CONFIG_MMU)
347         .fault          = filemap_fault,
348         .map_pages      = filemap_map_pages,
349         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
350 #endif
351 };
352
353 static int aio_ring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
354 {
355         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND;
356         vma->vm_ops = &aio_ring_vm_ops;
357         return 0;
358 }
359
360 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
361         .mmap = aio_ring_mmap,
362 };
363
364 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
365 static int aio_migratepage(struct address_space *mapping, struct page *new,
366                         struct page *old, enum migrate_mode mode)
367 {
368         struct kioctx *ctx;
369         unsigned long flags;
370         pgoff_t idx;
371         int rc;
372
373         /*
374          * We cannot support the _NO_COPY case here, because copy needs to
375          * happen under the ctx->completion_lock. That does not work with the
376          * migration workflow of MIGRATE_SYNC_NO_COPY.
377          */
378         if (mode == MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
379                 return -EINVAL;
380
381         rc = 0;
382
383         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
384         spin_lock(&mapping->private_lock);
385         ctx = mapping->private_data;
386         if (!ctx) {
387                 rc = -EINVAL;
388                 goto out;
389         }
390
391         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
392          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
393          * a partially initialized kiotx.
394          */
395         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
396                 rc = -EAGAIN;
397                 goto out;
398         }
399
400         idx = old->index;
401         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
402                 /* Make sure the old page hasn't already been changed */
403                 if (ctx->ring_pages[idx] != old)
404                         rc = -EAGAIN;
405         } else
406                 rc = -EINVAL;
407
408         if (rc != 0)
409                 goto out_unlock;
410
411         /* Writeback must be complete */
412         BUG_ON(PageWriteback(old));
413         get_page(new);
414
415         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, new, old, NULL, mode, 1);
416         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
417                 put_page(new);
418                 goto out_unlock;
419         }
420
421         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
422          * while the old page is copied to the new.  This prevents new
423          * events from being lost.
424          */
425         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
426         migrate_page_copy(new, old);
427         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != old);
428         ctx->ring_pages[idx] = new;
429         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
430
431         /* The old page is no longer accessible. */
432         put_page(old);
433
434 out_unlock:
435         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
436 out:
437         spin_unlock(&mapping->private_lock);
438         return rc;
439 }
440 #endif
441
442 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
443         .set_page_dirty = __set_page_dirty_no_writeback,
444 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
445         .migratepage    = aio_migratepage,
446 #endif
447 };
448
449 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx, unsigned int nr_events)
450 {
451         struct aio_ring *ring;
452         struct mm_struct *mm = current->mm;
453         unsigned long size, unused;
454         int nr_pages;
455         int i;
456         struct file *file;
457
458         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
459         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
460
461         size = sizeof(struct aio_ring);
462         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
463
464         nr_pages = PFN_UP(size);
465         if (nr_pages < 0)
466                 return -EINVAL;
467
468         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
469         if (IS_ERR(file)) {
470                 ctx->aio_ring_file = NULL;
471                 return -ENOMEM;
472         }
473
474         ctx->aio_ring_file = file;
475         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
476                         / sizeof(struct io_event);
477
478         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
479         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
480                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
481                                           GFP_KERNEL);
482                 if (!ctx->ring_pages) {
483                         put_aio_ring_file(ctx);
484                         return -ENOMEM;
485                 }
486         }
487
488         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
489                 struct page *page;
490                 page = find_or_create_page(file->f_mapping,
491                                            i, GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
492                 if (!page)
493                         break;
494                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
495                          current->pid, i, page_count(page));
496                 SetPageUptodate(page);
497                 unlock_page(page);
498
499                 ctx->ring_pages[i] = page;
500         }
501         ctx->nr_pages = i;
502
503         if (unlikely(i != nr_pages)) {
504                 aio_free_ring(ctx);
505                 return -ENOMEM;
506         }
507
508         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
509         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
510
511         if (down_write_killable(&mm->mmap_sem)) {
512                 ctx->mmap_size = 0;
513                 aio_free_ring(ctx);
514                 return -EINTR;
515         }
516
517         ctx->mmap_base = do_mmap_pgoff(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
518                                        PROT_READ | PROT_WRITE,
519                                        MAP_SHARED, 0, &unused, NULL);
520         up_write(&mm->mmap_sem);
521         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
522                 ctx->mmap_size = 0;
523                 aio_free_ring(ctx);
524                 return -ENOMEM;
525         }
526
527         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
528
529         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
530         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
531
532         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
533         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
534         ring->id = ~0U;
535         ring->head = ring->tail = 0;
536         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
537         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
538         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
539         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
540         kunmap_atomic(ring);
541         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
542
543         return 0;
544 }
545
546 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
547 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
548 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
549
550 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *iocb, kiocb_cancel_fn *cancel)
551 {
552         struct aio_kiocb *req = container_of(iocb, struct aio_kiocb, common);
553         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
554         unsigned long flags;
555
556         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
557
558         if (!req->ki_list.next)
559                 list_add(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
560
561         req->ki_cancel = cancel;
562
563         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
564 }
565 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
566
567 static int kiocb_cancel(struct aio_kiocb *kiocb)
568 {
569         kiocb_cancel_fn *old, *cancel;
570
571         /*
572          * Don't want to set kiocb->ki_cancel = KIOCB_CANCELLED unless it
573          * actually has a cancel function, hence the cmpxchg()
574          */
575
576         cancel = READ_ONCE(kiocb->ki_cancel);
577         do {
578                 if (!cancel || cancel == KIOCB_CANCELLED)
579                         return -EINVAL;
580
581                 old = cancel;
582                 cancel = cmpxchg(&kiocb->ki_cancel, old, KIOCB_CANCELLED);
583         } while (cancel != old);
584
585         return cancel(&kiocb->common);
586 }
587
588 /*
589  * free_ioctx() should be RCU delayed to synchronize against the RCU
590  * protected lookup_ioctx() and also needs process context to call
591  * aio_free_ring().  Use rcu_work.
592  */
593 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
594 {
595         struct kioctx *ctx = container_of(to_rcu_work(work), struct kioctx,
596                                           free_rwork);
597         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
598
599         aio_free_ring(ctx);
600         free_percpu(ctx->cpu);
601         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
602         percpu_ref_exit(&ctx->users);
603         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
604 }
605
606 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
607 {
608         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
609
610         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
611         if (ctx->rq_wait && atomic_dec_and_test(&ctx->rq_wait->count))
612                 complete(&ctx->rq_wait->comp);
613
614         /* Synchronize against RCU protected table->table[] dereferences */
615         INIT_RCU_WORK(&ctx->free_rwork, free_ioctx);
616         queue_rcu_work(system_wq, &ctx->free_rwork);
617 }
618
619 /*
620  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
621  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
622  * now it's safe to cancel any that need to be.
623  */
624 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
625 {
626         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
627         struct aio_kiocb *req;
628
629         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
630
631         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
632                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
633                                        struct aio_kiocb, ki_list);
634
635                 list_del_init(&req->ki_list);
636                 kiocb_cancel(req);
637         }
638
639         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
640
641         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
642         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
643 }
644
645 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
646 {
647         unsigned i, new_nr;
648         struct kioctx_table *table, *old;
649         struct aio_ring *ring;
650
651         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
652         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
653
654         while (1) {
655                 if (table)
656                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
657                                 if (!rcu_access_pointer(table->table[i])) {
658                                         ctx->id = i;
659                                         rcu_assign_pointer(table->table[i], ctx);
660                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
661
662                                         /* While kioctx setup is in progress,
663                                          * we are protected from page migration
664                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
665                                          */
666                                         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
667                                         ring->id = ctx->id;
668                                         kunmap_atomic(ring);
669                                         return 0;
670                                 }
671
672                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
673                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
674
675                 table = kzalloc(sizeof(*table) + sizeof(struct kioctx *) *
676                                 new_nr, GFP_KERNEL);
677                 if (!table)
678                         return -ENOMEM;
679
680                 table->nr = new_nr;
681
682                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
683                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
684
685                 if (!old) {
686                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
687                 } else if (table->nr > old->nr) {
688                         memcpy(table->table, old->table,
689                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
690
691                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
692                         kfree_rcu(old, rcu);
693                 } else {
694                         kfree(table);
695                         table = old;
696                 }
697         }
698 }
699
700 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
701 {
702         spin_lock(&aio_nr_lock);
703         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
704                 aio_nr = 0;
705         else
706                 aio_nr -= nr;
707         spin_unlock(&aio_nr_lock);
708 }
709
710 /* ioctx_alloc
711  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
712  */
713 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
714 {
715         struct mm_struct *mm = current->mm;
716         struct kioctx *ctx;
717         int err = -ENOMEM;
718
719         /*
720          * Store the original nr_events -- what userspace passed to io_setup(),
721          * for counting against the global limit -- before it changes.
722          */
723         unsigned int max_reqs = nr_events;
724
725         /*
726          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
727          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
728          *
729          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
730          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
731          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
732          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
733          */
734         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
735         nr_events *= 2;
736
737         /* Prevent overflows */
738         if (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) {
739                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
740                 return ERR_PTR(-EINVAL);
741         }
742
743         if (!nr_events || (unsigned long)max_reqs > aio_max_nr)
744                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
745
746         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
747         if (!ctx)
748                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
749
750         ctx->max_reqs = max_reqs;
751
752         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
753         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
754         mutex_init(&ctx->ring_lock);
755         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
756          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
757         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
758         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
759
760         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
761
762         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users, 0, GFP_KERNEL))
763                 goto err;
764
765         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs, 0, GFP_KERNEL))
766                 goto err;
767
768         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
769         if (!ctx->cpu)
770                 goto err;
771
772         err = aio_setup_ring(ctx, nr_events);
773         if (err < 0)
774                 goto err;
775
776         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
777         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
778         if (ctx->req_batch < 1)
779                 ctx->req_batch = 1;
780
781         /* limit the number of system wide aios */
782         spin_lock(&aio_nr_lock);
783         if (aio_nr + ctx->max_reqs > aio_max_nr ||
784             aio_nr + ctx->max_reqs < aio_nr) {
785                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
786                 err = -EAGAIN;
787                 goto err_ctx;
788         }
789         aio_nr += ctx->max_reqs;
790         spin_unlock(&aio_nr_lock);
791
792         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
793         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
794
795         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
796         if (err)
797                 goto err_cleanup;
798
799         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
800         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
801
802         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
803                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
804         return ctx;
805
806 err_cleanup:
807         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
808 err_ctx:
809         atomic_set(&ctx->dead, 1);
810         if (ctx->mmap_size)
811                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
812         aio_free_ring(ctx);
813 err:
814         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
815         free_percpu(ctx->cpu);
816         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
817         percpu_ref_exit(&ctx->users);
818         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
819         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
820         return ERR_PTR(err);
821 }
822
823 /* kill_ioctx
824  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
825  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
826  *      the rapid destruction of the kioctx.
827  */
828 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
829                       struct ctx_rq_wait *wait)
830 {
831         struct kioctx_table *table;
832
833         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
834         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1)) {
835                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
836                 return -EINVAL;
837         }
838
839         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
840         WARN_ON(ctx != rcu_access_pointer(table->table[ctx->id]));
841         RCU_INIT_POINTER(table->table[ctx->id], NULL);
842         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
843
844         /* free_ioctx_reqs() will do the necessary RCU synchronization */
845         wake_up_all(&ctx->wait);
846
847         /*
848          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
849          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
850          * has already returned, so io_setup() could potentially return
851          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
852          *  could tell).
853          */
854         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
855
856         if (ctx->mmap_size)
857                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
858
859         ctx->rq_wait = wait;
860         percpu_ref_kill(&ctx->users);
861         return 0;
862 }
863
864 /*
865  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
866  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
867  * called on the context.
868  *
869  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
870  * them.
871  */
872 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
873 {
874         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
875         struct ctx_rq_wait wait;
876         int i, skipped;
877
878         if (!table)
879                 return;
880
881         atomic_set(&wait.count, table->nr);
882         init_completion(&wait.comp);
883
884         skipped = 0;
885         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
886                 struct kioctx *ctx =
887                         rcu_dereference_protected(table->table[i], true);
888
889                 if (!ctx) {
890                         skipped++;
891                         continue;
892                 }
893
894                 /*
895                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
896                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
897                  * this is not necessarily our ->mm.
898                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
899                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
900                  */
901                 ctx->mmap_size = 0;
902                 kill_ioctx(mm, ctx, &wait);
903         }
904
905         if (!atomic_sub_and_test(skipped, &wait.count)) {
906                 /* Wait until all IO for the context are done. */
907                 wait_for_completion(&wait.comp);
908         }
909
910         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
911         kfree(table);
912 }
913
914 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
915 {
916         struct kioctx_cpu *kcpu;
917         unsigned long flags;
918
919         local_irq_save(flags);
920         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
921         kcpu->reqs_available += nr;
922
923         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
924                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
925                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
926         }
927
928         local_irq_restore(flags);
929 }
930
931 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
932 {
933         struct kioctx_cpu *kcpu;
934         bool ret = false;
935         unsigned long flags;
936
937         local_irq_save(flags);
938         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
939         if (!kcpu->reqs_available) {
940                 int old, avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
941
942                 do {
943                         if (avail < ctx->req_batch)
944                                 goto out;
945
946                         old = avail;
947                         avail = atomic_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
948                                                avail, avail - ctx->req_batch);
949                 } while (avail != old);
950
951                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
952         }
953
954         ret = true;
955         kcpu->reqs_available--;
956 out:
957         local_irq_restore(flags);
958         return ret;
959 }
960
961 /* refill_reqs_available
962  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
963  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
964  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
965  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
966  *      called holding ctx->completion_lock.
967  */
968 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
969                                   unsigned tail)
970 {
971         unsigned events_in_ring, completed;
972
973         /* Clamp head since userland can write to it. */
974         head %= ctx->nr_events;
975         if (head <= tail)
976                 events_in_ring = tail - head;
977         else
978                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
979
980         completed = ctx->completed_events;
981         if (events_in_ring < completed)
982                 completed -= events_in_ring;
983         else
984                 completed = 0;
985
986         if (!completed)
987                 return;
988
989         ctx->completed_events -= completed;
990         put_reqs_available(ctx, completed);
991 }
992
993 /* user_refill_reqs_available
994  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
995  *      out of space in the completion ring.
996  */
997 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
998 {
999         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1000         if (ctx->completed_events) {
1001                 struct aio_ring *ring;
1002                 unsigned head;
1003
1004                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
1005                  * here, but that's okay since whether we read the old version
1006                  * or the new version, and either will be valid.  The important
1007                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
1008                  * aio_complete() from updating tail by holding
1009                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
1010                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
1011                  * safe/right thing.
1012                  */
1013                 ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1014                 head = ring->head;
1015                 kunmap_atomic(ring);
1016
1017                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
1018         }
1019
1020         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1021 }
1022
1023 /* aio_get_req
1024  *      Allocate a slot for an aio request.
1025  * Returns NULL if no requests are free.
1026  */
1027 static inline struct aio_kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
1028 {
1029         struct aio_kiocb *req;
1030
1031         if (!get_reqs_available(ctx)) {
1032                 user_refill_reqs_available(ctx);
1033                 if (!get_reqs_available(ctx))
1034                         return NULL;
1035         }
1036
1037         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
1038         if (unlikely(!req))
1039                 goto out_put;
1040
1041         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
1042
1043         req->ki_ctx = ctx;
1044         return req;
1045 out_put:
1046         put_reqs_available(ctx, 1);
1047         return NULL;
1048 }
1049
1050 static void kiocb_free(struct aio_kiocb *req)
1051 {
1052         if (req->common.ki_filp)
1053                 fput(req->common.ki_filp);
1054         if (req->ki_eventfd != NULL)
1055                 eventfd_ctx_put(req->ki_eventfd);
1056         kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
1057 }
1058
1059 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
1060 {
1061         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
1062         struct mm_struct *mm = current->mm;
1063         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
1064         struct kioctx_table *table;
1065         unsigned id;
1066
1067         if (get_user(id, &ring->id))
1068                 return NULL;
1069
1070         rcu_read_lock();
1071         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
1072
1073         if (!table || id >= table->nr)
1074                 goto out;
1075
1076         ctx = rcu_dereference(table->table[id]);
1077         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
1078                 percpu_ref_get(&ctx->users);
1079                 ret = ctx;
1080         }
1081 out:
1082         rcu_read_unlock();
1083         return ret;
1084 }
1085
1086 /* aio_complete
1087  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
1088  */
1089 static void aio_complete(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
1090 {
1091         struct aio_kiocb *iocb = container_of(kiocb, struct aio_kiocb, common);
1092         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
1093         struct aio_ring *ring;
1094         struct io_event *ev_page, *event;
1095         unsigned tail, pos, head;
1096         unsigned long   flags;
1097
1098         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE) {
1099                 struct file *file = kiocb->ki_filp;
1100
1101                 /*
1102                  * Tell lockdep we inherited freeze protection from submission
1103                  * thread.
1104                  */
1105                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode))
1106                         __sb_writers_acquired(file_inode(file)->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
1107                 file_end_write(file);
1108         }
1109
1110         /*
1111          * Special case handling for sync iocbs:
1112          *  - events go directly into the iocb for fast handling
1113          *  - the sync task with the iocb in its stack holds the single iocb
1114          *    ref, no other paths have a way to get another ref
1115          *  - the sync task helpfully left a reference to itself in the iocb
1116          */
1117         BUG_ON(is_sync_kiocb(kiocb));
1118
1119         if (iocb->ki_list.next) {
1120                 unsigned long flags;
1121
1122                 spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1123                 list_del(&iocb->ki_list);
1124                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1125         }
1126
1127         /*
1128          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1129          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1130          * pointer since we might be called from irq context.
1131          */
1132         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1133
1134         tail = ctx->tail;
1135         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1136
1137         if (++tail >= ctx->nr_events)
1138                 tail = 0;
1139
1140         ev_page = kmap_atomic(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1141         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1142
1143         event->obj = (u64)(unsigned long)iocb->ki_user_iocb;
1144         event->data = iocb->ki_user_data;
1145         event->res = res;
1146         event->res2 = res2;
1147
1148         kunmap_atomic(ev_page);
1149         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1150
1151         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %lx %lx\n",
1152                  ctx, tail, iocb, iocb->ki_user_iocb, iocb->ki_user_data,
1153                  res, res2);
1154
1155         /* after flagging the request as done, we
1156          * must never even look at it again
1157          */
1158         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1159
1160         ctx->tail = tail;
1161
1162         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1163         head = ring->head;
1164         ring->tail = tail;
1165         kunmap_atomic(ring);
1166         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1167
1168         ctx->completed_events++;
1169         if (ctx->completed_events > 1)
1170                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1171         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1172
1173         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1174
1175         /*
1176          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1177          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1178          * from IRQ context.
1179          */
1180         if (iocb->ki_eventfd != NULL)
1181                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1182
1183         /* everything turned out well, dispose of the aiocb. */
1184         kiocb_free(iocb);
1185
1186         /*
1187          * We have to order our ring_info tail store above and test
1188          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1189          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1190          * ordered with the unlocked test.
1191          */
1192         smp_mb();
1193
1194         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1195                 wake_up(&ctx->wait);
1196
1197         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1198 }
1199
1200 /* aio_read_events_ring
1201  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1202  *      events fetched
1203  */
1204 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1205                                  struct io_event __user *event, long nr)
1206 {
1207         struct aio_ring *ring;
1208         unsigned head, tail, pos;
1209         long ret = 0;
1210         int copy_ret;
1211
1212         /*
1213          * The mutex can block and wake us up and that will cause
1214          * wait_event_interruptible_hrtimeout() to schedule without sleeping
1215          * and repeat. This should be rare enough that it doesn't cause
1216          * peformance issues. See the comment in read_events() for more detail.
1217          */
1218         sched_annotate_sleep();
1219         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1220
1221         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1222         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1223         head = ring->head;
1224         tail = ring->tail;
1225         kunmap_atomic(ring);
1226
1227         /*
1228          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1229          * we also see the events that were stored up to the tail.
1230          */
1231         smp_rmb();
1232
1233         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1234
1235         if (head == tail)
1236                 goto out;
1237
1238         head %= ctx->nr_events;
1239         tail %= ctx->nr_events;
1240
1241         while (ret < nr) {
1242                 long avail;
1243                 struct io_event *ev;
1244                 struct page *page;
1245
1246                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1247                 if (head == tail)
1248                         break;
1249
1250                 avail = min(avail, nr - ret);
1251                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE -
1252                             ((head + AIO_EVENTS_OFFSET) % AIO_EVENTS_PER_PAGE));
1253
1254                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1255                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1256                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1257
1258                 ev = kmap(page);
1259                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1260                                         sizeof(*ev) * avail);
1261                 kunmap(page);
1262
1263                 if (unlikely(copy_ret)) {
1264                         ret = -EFAULT;
1265                         goto out;
1266                 }
1267
1268                 ret += avail;
1269                 head += avail;
1270                 head %= ctx->nr_events;
1271         }
1272
1273         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1274         ring->head = head;
1275         kunmap_atomic(ring);
1276         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1277
1278         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1279 out:
1280         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1281
1282         return ret;
1283 }
1284
1285 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1286                             struct io_event __user *event, long *i)
1287 {
1288         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1289
1290         if (ret > 0)
1291                 *i += ret;
1292
1293         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1294                 ret = -EINVAL;
1295
1296         if (!*i)
1297                 *i = ret;
1298
1299         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1300 }
1301
1302 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1303                         struct io_event __user *event,
1304                         ktime_t until)
1305 {
1306         long ret = 0;
1307
1308         /*
1309          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1310          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1311          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1312          *
1313          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1314          * the task state back to TASK_RUNNING.
1315          *
1316          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1317          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1318          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1319          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1320          * something to be aware of when touching this code.
1321          */
1322         if (until == 0)
1323                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret);
1324         else
1325                 wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1326                                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret),
1327                                 until);
1328
1329         if (!ret && signal_pending(current))
1330                 ret = -EINTR;
1331
1332         return ret;
1333 }
1334
1335 /* sys_io_setup:
1336  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1337  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1338  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1339  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting 
1340  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1341  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail 
1342  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit 
1343  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1344  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1345  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1346  *      implemented.
1347  */
1348 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1349 {
1350         struct kioctx *ioctx = NULL;
1351         unsigned long ctx;
1352         long ret;
1353
1354         ret = get_user(ctx, ctxp);
1355         if (unlikely(ret))
1356                 goto out;
1357
1358         ret = -EINVAL;
1359         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1360                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1361                          ctx, nr_events);
1362                 goto out;
1363         }
1364
1365         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1366         ret = PTR_ERR(ioctx);
1367         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1368                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1369                 if (ret)
1370                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1371                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1372         }
1373
1374 out:
1375         return ret;
1376 }
1377
1378 #ifdef CONFIG_COMPAT
1379 COMPAT_SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, u32 __user *, ctx32p)
1380 {
1381         struct kioctx *ioctx = NULL;
1382         unsigned long ctx;
1383         long ret;
1384
1385         ret = get_user(ctx, ctx32p);
1386         if (unlikely(ret))
1387                 goto out;
1388
1389         ret = -EINVAL;
1390         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1391                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1392                          ctx, nr_events);
1393                 goto out;
1394         }
1395
1396         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1397         ret = PTR_ERR(ioctx);
1398         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1399                 /* truncating is ok because it's a user address */
1400                 ret = put_user((u32)ioctx->user_id, ctx32p);
1401                 if (ret)
1402                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1403                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1404         }
1405
1406 out:
1407         return ret;
1408 }
1409 #endif
1410
1411 /* sys_io_destroy:
1412  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding 
1413  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1414  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1415  *      is invalid.
1416  */
1417 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1418 {
1419         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1420         if (likely(NULL != ioctx)) {
1421                 struct ctx_rq_wait wait;
1422                 int ret;
1423
1424                 init_completion(&wait.comp);
1425                 atomic_set(&wait.count, 1);
1426
1427                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1428                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1429                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1430                  */
1431                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &wait);
1432                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1433
1434                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1435                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1436                  * is destroyed.
1437                  */
1438                 if (!ret)
1439                         wait_for_completion(&wait.comp);
1440
1441                 return ret;
1442         }
1443         pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1444         return -EINVAL;
1445 }
1446
1447 static int aio_setup_rw(int rw, struct iocb *iocb, struct iovec **iovec,
1448                 bool vectored, bool compat, struct iov_iter *iter)
1449 {
1450         void __user *buf = (void __user *)(uintptr_t)iocb->aio_buf;
1451         size_t len = iocb->aio_nbytes;
1452
1453         if (!vectored) {
1454                 ssize_t ret = import_single_range(rw, buf, len, *iovec, iter);
1455                 *iovec = NULL;
1456                 return ret;
1457         }
1458 #ifdef CONFIG_COMPAT
1459         if (compat)
1460                 return compat_import_iovec(rw, buf, len, UIO_FASTIOV, iovec,
1461                                 iter);
1462 #endif
1463         return import_iovec(rw, buf, len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1464 }
1465
1466 static inline ssize_t aio_ret(struct kiocb *req, ssize_t ret)
1467 {
1468         switch (ret) {
1469         case -EIOCBQUEUED:
1470                 return ret;
1471         case -ERESTARTSYS:
1472         case -ERESTARTNOINTR:
1473         case -ERESTARTNOHAND:
1474         case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
1475                 /*
1476                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1477                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1478                  */
1479                 ret = -EINTR;
1480                 /*FALLTHRU*/
1481         default:
1482                 aio_complete(req, ret, 0);
1483                 return 0;
1484         }
1485 }
1486
1487 static ssize_t aio_read(struct kiocb *req, struct iocb *iocb, bool vectored,
1488                 bool compat)
1489 {
1490         struct file *file = req->ki_filp;
1491         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1492         struct iov_iter iter;
1493         ssize_t ret;
1494
1495         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_READ)))
1496                 return -EBADF;
1497         if (unlikely(!file->f_op->read_iter))
1498                 return -EINVAL;
1499
1500         ret = aio_setup_rw(READ, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1501         if (ret)
1502                 return ret;
1503         ret = rw_verify_area(READ, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1504         if (!ret)
1505                 ret = aio_ret(req, call_read_iter(file, req, &iter));
1506         kfree(iovec);
1507         return ret;
1508 }
1509
1510 static ssize_t aio_write(struct kiocb *req, struct iocb *iocb, bool vectored,
1511                 bool compat)
1512 {
1513         struct file *file = req->ki_filp;
1514         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1515         struct iov_iter iter;
1516         ssize_t ret;
1517
1518         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_WRITE)))
1519                 return -EBADF;
1520         if (unlikely(!file->f_op->write_iter))
1521                 return -EINVAL;
1522
1523         ret = aio_setup_rw(WRITE, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1524         if (ret)
1525                 return ret;
1526         ret = rw_verify_area(WRITE, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1527         if (!ret) {
1528                 req->ki_flags |= IOCB_WRITE;
1529                 file_start_write(file);
1530                 ret = aio_ret(req, call_write_iter(file, req, &iter));
1531                 /*
1532                  * We release freeze protection in aio_complete().  Fool lockdep
1533                  * by telling it the lock got released so that it doesn't
1534                  * complain about held lock when we return to userspace.
1535                  */
1536                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode))
1537                         __sb_writers_release(file_inode(file)->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
1538         }
1539         kfree(iovec);
1540         return ret;
1541 }
1542
1543 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1544                          struct iocb *iocb, bool compat)
1545 {
1546         struct aio_kiocb *req;
1547         struct file *file;
1548         ssize_t ret;
1549
1550         /* enforce forwards compatibility on users */
1551         if (unlikely(iocb->aio_reserved2)) {
1552                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1553                 return -EINVAL;
1554         }
1555
1556         /* prevent overflows */
1557         if (unlikely(
1558             (iocb->aio_buf != (unsigned long)iocb->aio_buf) ||
1559             (iocb->aio_nbytes != (size_t)iocb->aio_nbytes) ||
1560             ((ssize_t)iocb->aio_nbytes < 0)
1561            )) {
1562                 pr_debug("EINVAL: overflow check\n");
1563                 return -EINVAL;
1564         }
1565
1566         req = aio_get_req(ctx);
1567         if (unlikely(!req))
1568                 return -EAGAIN;
1569
1570         req->common.ki_filp = file = fget(iocb->aio_fildes);
1571         if (unlikely(!req->common.ki_filp)) {
1572                 ret = -EBADF;
1573                 goto out_put_req;
1574         }
1575         req->common.ki_pos = iocb->aio_offset;
1576         req->common.ki_complete = aio_complete;
1577         req->common.ki_flags = iocb_flags(req->common.ki_filp);
1578         req->common.ki_hint = file_write_hint(file);
1579
1580         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1581                 /*
1582                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1583                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1584                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1585                  * event using the eventfd_signal() function.
1586                  */
1587                 req->ki_eventfd = eventfd_ctx_fdget((int) iocb->aio_resfd);
1588                 if (IS_ERR(req->ki_eventfd)) {
1589                         ret = PTR_ERR(req->ki_eventfd);
1590                         req->ki_eventfd = NULL;
1591                         goto out_put_req;
1592                 }
1593
1594                 req->common.ki_flags |= IOCB_EVENTFD;
1595         }
1596
1597         ret = kiocb_set_rw_flags(&req->common, iocb->aio_rw_flags);
1598         if (unlikely(ret)) {
1599                 pr_debug("EINVAL: aio_rw_flags\n");
1600                 goto out_put_req;
1601         }
1602
1603         ret = put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key);
1604         if (unlikely(ret)) {
1605                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1606                 goto out_put_req;
1607         }
1608
1609         req->ki_user_iocb = user_iocb;
1610         req->ki_user_data = iocb->aio_data;
1611
1612         get_file(file);
1613         switch (iocb->aio_lio_opcode) {
1614         case IOCB_CMD_PREAD:
1615                 ret = aio_read(&req->common, iocb, false, compat);
1616                 break;
1617         case IOCB_CMD_PWRITE:
1618                 ret = aio_write(&req->common, iocb, false, compat);
1619                 break;
1620         case IOCB_CMD_PREADV:
1621                 ret = aio_read(&req->common, iocb, true, compat);
1622                 break;
1623         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1624                 ret = aio_write(&req->common, iocb, true, compat);
1625                 break;
1626         default:
1627                 pr_debug("invalid aio operation %d\n", iocb->aio_lio_opcode);
1628                 ret = -EINVAL;
1629                 break;
1630         }
1631         fput(file);
1632
1633         if (ret && ret != -EIOCBQUEUED)
1634                 goto out_put_req;
1635         return 0;
1636 out_put_req:
1637         put_reqs_available(ctx, 1);
1638         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1639         kiocb_free(req);
1640         return ret;
1641 }
1642
1643 static long do_io_submit(aio_context_t ctx_id, long nr,
1644                           struct iocb __user *__user *iocbpp, bool compat)
1645 {
1646         struct kioctx *ctx;
1647         long ret = 0;
1648         int i = 0;
1649         struct blk_plug plug;
1650
1651         if (unlikely(nr < 0))
1652                 return -EINVAL;
1653
1654         if (unlikely(nr > LONG_MAX/sizeof(*iocbpp)))
1655                 nr = LONG_MAX/sizeof(*iocbpp);
1656
1657         if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, iocbpp, (nr*sizeof(*iocbpp)))))
1658                 return -EFAULT;
1659
1660         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1661         if (unlikely(!ctx)) {
1662                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1663                 return -EINVAL;
1664         }
1665
1666         blk_start_plug(&plug);
1667
1668         /*
1669          * AKPM: should this return a partial result if some of the IOs were
1670          * successfully submitted?
1671          */
1672         for (i=0; i<nr; i++) {
1673                 struct iocb __user *user_iocb;
1674                 struct iocb tmp;
1675
1676                 if (unlikely(__get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
1677                         ret = -EFAULT;
1678                         break;
1679                 }
1680
1681                 if (unlikely(copy_from_user(&tmp, user_iocb, sizeof(tmp)))) {
1682                         ret = -EFAULT;
1683                         break;
1684                 }
1685
1686                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, &tmp, compat);
1687                 if (ret)
1688                         break;
1689         }
1690         blk_finish_plug(&plug);
1691
1692         percpu_ref_put(&ctx->users);
1693         return i ? i : ret;
1694 }
1695
1696 /* sys_io_submit:
1697  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
1698  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
1699  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
1700  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
1701  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
1702  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
1703  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
1704  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
1705  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
1706  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
1707  */
1708 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
1709                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
1710 {
1711         return do_io_submit(ctx_id, nr, iocbpp, 0);
1712 }
1713
1714 #ifdef CONFIG_COMPAT
1715 static inline long
1716 copy_iocb(long nr, u32 __user *ptr32, struct iocb __user * __user *ptr64)
1717 {
1718         compat_uptr_t uptr;
1719         int i;
1720
1721         for (i = 0; i < nr; ++i) {
1722                 if (get_user(uptr, ptr32 + i))
1723                         return -EFAULT;
1724                 if (put_user(compat_ptr(uptr), ptr64 + i))
1725                         return -EFAULT;
1726         }
1727         return 0;
1728 }
1729
1730 #define MAX_AIO_SUBMITS         (PAGE_SIZE/sizeof(struct iocb *))
1731
1732 COMPAT_SYSCALL_DEFINE3(io_submit, compat_aio_context_t, ctx_id,
1733                        int, nr, u32 __user *, iocb)
1734 {
1735         struct iocb __user * __user *iocb64;
1736         long ret;
1737
1738         if (unlikely(nr < 0))
1739                 return -EINVAL;
1740
1741         if (nr > MAX_AIO_SUBMITS)
1742                 nr = MAX_AIO_SUBMITS;
1743
1744         iocb64 = compat_alloc_user_space(nr * sizeof(*iocb64));
1745         ret = copy_iocb(nr, iocb, iocb64);
1746         if (!ret)
1747                 ret = do_io_submit(ctx_id, nr, iocb64, 1);
1748         return ret;
1749 }
1750 #endif
1751
1752 /* lookup_kiocb
1753  *      Finds a given iocb for cancellation.
1754  */
1755 static struct aio_kiocb *
1756 lookup_kiocb(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *iocb, u32 key)
1757 {
1758         struct aio_kiocb *kiocb;
1759
1760         assert_spin_locked(&ctx->ctx_lock);
1761
1762         if (key != KIOCB_KEY)
1763                 return NULL;
1764
1765         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
1766         list_for_each_entry(kiocb, &ctx->active_reqs, ki_list) {
1767                 if (kiocb->ki_user_iocb == iocb)
1768                         return kiocb;
1769         }
1770         return NULL;
1771 }
1772
1773 /* sys_io_cancel:
1774  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
1775  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
1776  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
1777  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
1778  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
1779  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
1780  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
1781  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1782  */
1783 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
1784                 struct io_event __user *, result)
1785 {
1786         struct kioctx *ctx;
1787         struct aio_kiocb *kiocb;
1788         u32 key;
1789         int ret;
1790
1791         ret = get_user(key, &iocb->aio_key);
1792         if (unlikely(ret))
1793                 return -EFAULT;
1794
1795         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1796         if (unlikely(!ctx))
1797                 return -EINVAL;
1798
1799         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1800
1801         kiocb = lookup_kiocb(ctx, iocb, key);
1802         if (kiocb)
1803                 ret = kiocb_cancel(kiocb);
1804         else
1805                 ret = -EINVAL;
1806
1807         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1808
1809         if (!ret) {
1810                 /*
1811                  * The result argument is no longer used - the io_event is
1812                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
1813                  * cancellation is progress:
1814                  */
1815                 ret = -EINPROGRESS;
1816         }
1817
1818         percpu_ref_put(&ctx->users);
1819
1820         return ret;
1821 }
1822
1823 static long do_io_getevents(aio_context_t ctx_id,
1824                 long min_nr,
1825                 long nr,
1826                 struct io_event __user *events,
1827                 struct timespec64 *ts)
1828 {
1829         ktime_t until = ts ? timespec64_to_ktime(*ts) : KTIME_MAX;
1830         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1831         long ret = -EINVAL;
1832
1833         if (likely(ioctx)) {
1834                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
1835                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, until);
1836                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1837         }
1838
1839         return ret;
1840 }
1841
1842 /* io_getevents:
1843  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
1844  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
1845  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
1846  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
1847  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
1848  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
1849  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
1850  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
1851  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
1852  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1853  */
1854 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
1855                 long, min_nr,
1856                 long, nr,
1857                 struct io_event __user *, events,
1858                 struct timespec __user *, timeout)
1859 {
1860         struct timespec64       ts;
1861
1862         if (timeout) {
1863                 if (unlikely(get_timespec64(&ts, timeout)))
1864                         return -EFAULT;
1865         }
1866
1867         return do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &ts : NULL);
1868 }
1869
1870 #ifdef CONFIG_COMPAT
1871 COMPAT_SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, compat_aio_context_t, ctx_id,
1872                        compat_long_t, min_nr,
1873                        compat_long_t, nr,
1874                        struct io_event __user *, events,
1875                        struct compat_timespec __user *, timeout)
1876 {
1877         struct timespec64 t;
1878
1879         if (timeout) {
1880                 if (compat_get_timespec64(&t, timeout))
1881                         return -EFAULT;
1882
1883         }
1884
1885         return do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &t : NULL);
1886 }
1887 #endif