gfs2: Fix initialisation of args for remount
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / io_uring.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Shared application/kernel submission and completion ring pairs, for
4  * supporting fast/efficient IO.
5  *
6  * A note on the read/write ordering memory barriers that are matched between
7  * the application and kernel side.
8  *
9  * After the application reads the CQ ring tail, it must use an
10  * appropriate smp_rmb() to pair with the smp_wmb() the kernel uses
11  * before writing the tail (using smp_load_acquire to read the tail will
12  * do). It also needs a smp_mb() before updating CQ head (ordering the
13  * entry load(s) with the head store), pairing with an implicit barrier
14  * through a control-dependency in io_get_cqring (smp_store_release to
15  * store head will do). Failure to do so could lead to reading invalid
16  * CQ entries.
17  *
18  * Likewise, the application must use an appropriate smp_wmb() before
19  * writing the SQ tail (ordering SQ entry stores with the tail store),
20  * which pairs with smp_load_acquire in io_get_sqring (smp_store_release
21  * to store the tail will do). And it needs a barrier ordering the SQ
22  * head load before writing new SQ entries (smp_load_acquire to read
23  * head will do).
24  *
25  * When using the SQ poll thread (IORING_SETUP_SQPOLL), the application
26  * needs to check the SQ flags for IORING_SQ_NEED_WAKEUP *after*
27  * updating the SQ tail; a full memory barrier smp_mb() is needed
28  * between.
29  *
30  * Also see the examples in the liburing library:
31  *
32  *      git://git.kernel.dk/liburing
33  *
34  * io_uring also uses READ/WRITE_ONCE() for _any_ store or load that happens
35  * from data shared between the kernel and application. This is done both
36  * for ordering purposes, but also to ensure that once a value is loaded from
37  * data that the application could potentially modify, it remains stable.
38  *
39  * Copyright (C) 2018-2019 Jens Axboe
40  * Copyright (c) 2018-2019 Christoph Hellwig
41  */
42 #include <linux/kernel.h>
43 #include <linux/init.h>
44 #include <linux/errno.h>
45 #include <linux/syscalls.h>
46 #include <linux/compat.h>
47 #include <linux/refcount.h>
48 #include <linux/uio.h>
49
50 #include <linux/sched/signal.h>
51 #include <linux/fs.h>
52 #include <linux/file.h>
53 #include <linux/fdtable.h>
54 #include <linux/mm.h>
55 #include <linux/mman.h>
56 #include <linux/mmu_context.h>
57 #include <linux/percpu.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/workqueue.h>
60 #include <linux/kthread.h>
61 #include <linux/blkdev.h>
62 #include <linux/bvec.h>
63 #include <linux/net.h>
64 #include <net/sock.h>
65 #include <net/af_unix.h>
66 #include <net/scm.h>
67 #include <linux/anon_inodes.h>
68 #include <linux/sched/mm.h>
69 #include <linux/uaccess.h>
70 #include <linux/nospec.h>
71 #include <linux/sizes.h>
72 #include <linux/hugetlb.h>
73
74 #include <uapi/linux/io_uring.h>
75
76 #include "internal.h"
77
78 #define IORING_MAX_ENTRIES      32768
79 #define IORING_MAX_FIXED_FILES  1024
80
81 struct io_uring {
82         u32 head ____cacheline_aligned_in_smp;
83         u32 tail ____cacheline_aligned_in_smp;
84 };
85
86 /*
87  * This data is shared with the application through the mmap at offsets
88  * IORING_OFF_SQ_RING and IORING_OFF_CQ_RING.
89  *
90  * The offsets to the member fields are published through struct
91  * io_sqring_offsets when calling io_uring_setup.
92  */
93 struct io_rings {
94         /*
95          * Head and tail offsets into the ring; the offsets need to be
96          * masked to get valid indices.
97          *
98          * The kernel controls head of the sq ring and the tail of the cq ring,
99          * and the application controls tail of the sq ring and the head of the
100          * cq ring.
101          */
102         struct io_uring         sq, cq;
103         /*
104          * Bitmasks to apply to head and tail offsets (constant, equals
105          * ring_entries - 1)
106          */
107         u32                     sq_ring_mask, cq_ring_mask;
108         /* Ring sizes (constant, power of 2) */
109         u32                     sq_ring_entries, cq_ring_entries;
110         /*
111          * Number of invalid entries dropped by the kernel due to
112          * invalid index stored in array
113          *
114          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
115          * application (i.e. get number of "new events" by comparing to
116          * cached value).
117          *
118          * After a new SQ head value was read by the application this
119          * counter includes all submissions that were dropped reaching
120          * the new SQ head (and possibly more).
121          */
122         u32                     sq_dropped;
123         /*
124          * Runtime flags
125          *
126          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
127          * application.
128          *
129          * The application needs a full memory barrier before checking
130          * for IORING_SQ_NEED_WAKEUP after updating the sq tail.
131          */
132         u32                     sq_flags;
133         /*
134          * Number of completion events lost because the queue was full;
135          * this should be avoided by the application by making sure
136          * there are not more requests pending thatn there is space in
137          * the completion queue.
138          *
139          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
140          * application (i.e. get number of "new events" by comparing to
141          * cached value).
142          *
143          * As completion events come in out of order this counter is not
144          * ordered with any other data.
145          */
146         u32                     cq_overflow;
147         /*
148          * Ring buffer of completion events.
149          *
150          * The kernel writes completion events fresh every time they are
151          * produced, so the application is allowed to modify pending
152          * entries.
153          */
154         struct io_uring_cqe     cqes[] ____cacheline_aligned_in_smp;
155 };
156
157 struct io_mapped_ubuf {
158         u64             ubuf;
159         size_t          len;
160         struct          bio_vec *bvec;
161         unsigned int    nr_bvecs;
162 };
163
164 struct async_list {
165         spinlock_t              lock;
166         atomic_t                cnt;
167         struct list_head        list;
168
169         struct file             *file;
170         off_t                   io_start;
171         size_t                  io_len;
172 };
173
174 struct io_ring_ctx {
175         struct {
176                 struct percpu_ref       refs;
177         } ____cacheline_aligned_in_smp;
178
179         struct {
180                 unsigned int            flags;
181                 bool                    compat;
182                 bool                    account_mem;
183
184                 /*
185                  * Ring buffer of indices into array of io_uring_sqe, which is
186                  * mmapped by the application using the IORING_OFF_SQES offset.
187                  *
188                  * This indirection could e.g. be used to assign fixed
189                  * io_uring_sqe entries to operations and only submit them to
190                  * the queue when needed.
191                  *
192                  * The kernel modifies neither the indices array nor the entries
193                  * array.
194                  */
195                 u32                     *sq_array;
196                 unsigned                cached_sq_head;
197                 unsigned                sq_entries;
198                 unsigned                sq_mask;
199                 unsigned                sq_thread_idle;
200                 unsigned                cached_sq_dropped;
201                 struct io_uring_sqe     *sq_sqes;
202
203                 struct list_head        defer_list;
204                 struct list_head        timeout_list;
205         } ____cacheline_aligned_in_smp;
206
207         /* IO offload */
208         struct workqueue_struct *sqo_wq[2];
209         struct task_struct      *sqo_thread;    /* if using sq thread polling */
210         struct mm_struct        *sqo_mm;
211         wait_queue_head_t       sqo_wait;
212         struct completion       sqo_thread_started;
213
214         struct {
215                 unsigned                cached_cq_tail;
216                 atomic_t                cached_cq_overflow;
217                 unsigned                cq_entries;
218                 unsigned                cq_mask;
219                 struct wait_queue_head  cq_wait;
220                 struct fasync_struct    *cq_fasync;
221                 struct eventfd_ctx      *cq_ev_fd;
222                 atomic_t                cq_timeouts;
223         } ____cacheline_aligned_in_smp;
224
225         struct io_rings *rings;
226
227         /*
228          * If used, fixed file set. Writers must ensure that ->refs is dead,
229          * readers must ensure that ->refs is alive as long as the file* is
230          * used. Only updated through io_uring_register(2).
231          */
232         struct file             **user_files;
233         unsigned                nr_user_files;
234
235         /* if used, fixed mapped user buffers */
236         unsigned                nr_user_bufs;
237         struct io_mapped_ubuf   *user_bufs;
238
239         struct user_struct      *user;
240
241         struct completion       ctx_done;
242
243         struct {
244                 struct mutex            uring_lock;
245                 wait_queue_head_t       wait;
246         } ____cacheline_aligned_in_smp;
247
248         struct {
249                 spinlock_t              completion_lock;
250                 bool                    poll_multi_file;
251                 /*
252                  * ->poll_list is protected by the ctx->uring_lock for
253                  * io_uring instances that don't use IORING_SETUP_SQPOLL.
254                  * For SQPOLL, only the single threaded io_sq_thread() will
255                  * manipulate the list, hence no extra locking is needed there.
256                  */
257                 struct list_head        poll_list;
258                 struct list_head        cancel_list;
259         } ____cacheline_aligned_in_smp;
260
261         struct async_list       pending_async[2];
262
263 #if defined(CONFIG_UNIX)
264         struct socket           *ring_sock;
265 #endif
266 };
267
268 struct sqe_submit {
269         const struct io_uring_sqe       *sqe;
270         unsigned short                  index;
271         u32                             sequence;
272         bool                            has_user;
273         bool                            needs_lock;
274         bool                            needs_fixed_file;
275 };
276
277 /*
278  * First field must be the file pointer in all the
279  * iocb unions! See also 'struct kiocb' in <linux/fs.h>
280  */
281 struct io_poll_iocb {
282         struct file                     *file;
283         struct wait_queue_head          *head;
284         __poll_t                        events;
285         bool                            done;
286         bool                            canceled;
287         struct wait_queue_entry         wait;
288 };
289
290 struct io_timeout {
291         struct file                     *file;
292         struct hrtimer                  timer;
293 };
294
295 /*
296  * NOTE! Each of the iocb union members has the file pointer
297  * as the first entry in their struct definition. So you can
298  * access the file pointer through any of the sub-structs,
299  * or directly as just 'ki_filp' in this struct.
300  */
301 struct io_kiocb {
302         union {
303                 struct file             *file;
304                 struct kiocb            rw;
305                 struct io_poll_iocb     poll;
306                 struct io_timeout       timeout;
307         };
308
309         struct sqe_submit       submit;
310
311         struct io_ring_ctx      *ctx;
312         struct list_head        list;
313         struct list_head        link_list;
314         unsigned int            flags;
315         refcount_t              refs;
316 #define REQ_F_NOWAIT            1       /* must not punt to workers */
317 #define REQ_F_IOPOLL_COMPLETED  2       /* polled IO has completed */
318 #define REQ_F_FIXED_FILE        4       /* ctx owns file */
319 #define REQ_F_SEQ_PREV          8       /* sequential with previous */
320 #define REQ_F_IO_DRAIN          16      /* drain existing IO first */
321 #define REQ_F_IO_DRAINED        32      /* drain done */
322 #define REQ_F_LINK              64      /* linked sqes */
323 #define REQ_F_LINK_DONE         128     /* linked sqes done */
324 #define REQ_F_FAIL_LINK         256     /* fail rest of links */
325 #define REQ_F_SHADOW_DRAIN      512     /* link-drain shadow req */
326 #define REQ_F_TIMEOUT           1024    /* timeout request */
327 #define REQ_F_ISREG             2048    /* regular file */
328 #define REQ_F_MUST_PUNT         4096    /* must be punted even for NONBLOCK */
329         u64                     user_data;
330         u32                     result;
331         u32                     sequence;
332
333         struct work_struct      work;
334 };
335
336 #define IO_PLUG_THRESHOLD               2
337 #define IO_IOPOLL_BATCH                 8
338
339 struct io_submit_state {
340         struct blk_plug         plug;
341
342         /*
343          * io_kiocb alloc cache
344          */
345         void                    *reqs[IO_IOPOLL_BATCH];
346         unsigned                int free_reqs;
347         unsigned                int cur_req;
348
349         /*
350          * File reference cache
351          */
352         struct file             *file;
353         unsigned int            fd;
354         unsigned int            has_refs;
355         unsigned int            used_refs;
356         unsigned int            ios_left;
357 };
358
359 static void io_sq_wq_submit_work(struct work_struct *work);
360 static void io_cqring_fill_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 ki_user_data,
361                                  long res);
362 static void __io_free_req(struct io_kiocb *req);
363
364 static struct kmem_cache *req_cachep;
365
366 static const struct file_operations io_uring_fops;
367
368 struct sock *io_uring_get_socket(struct file *file)
369 {
370 #if defined(CONFIG_UNIX)
371         if (file->f_op == &io_uring_fops) {
372                 struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
373
374                 return ctx->ring_sock->sk;
375         }
376 #endif
377         return NULL;
378 }
379 EXPORT_SYMBOL(io_uring_get_socket);
380
381 static void io_ring_ctx_ref_free(struct percpu_ref *ref)
382 {
383         struct io_ring_ctx *ctx = container_of(ref, struct io_ring_ctx, refs);
384
385         complete(&ctx->ctx_done);
386 }
387
388 static struct io_ring_ctx *io_ring_ctx_alloc(struct io_uring_params *p)
389 {
390         struct io_ring_ctx *ctx;
391         int i;
392
393         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
394         if (!ctx)
395                 return NULL;
396
397         if (percpu_ref_init(&ctx->refs, io_ring_ctx_ref_free,
398                             PERCPU_REF_ALLOW_REINIT, GFP_KERNEL)) {
399                 kfree(ctx);
400                 return NULL;
401         }
402
403         ctx->flags = p->flags;
404         init_waitqueue_head(&ctx->cq_wait);
405         init_completion(&ctx->ctx_done);
406         init_completion(&ctx->sqo_thread_started);
407         mutex_init(&ctx->uring_lock);
408         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
409         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ctx->pending_async); i++) {
410                 spin_lock_init(&ctx->pending_async[i].lock);
411                 INIT_LIST_HEAD(&ctx->pending_async[i].list);
412                 atomic_set(&ctx->pending_async[i].cnt, 0);
413         }
414         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
415         INIT_LIST_HEAD(&ctx->poll_list);
416         INIT_LIST_HEAD(&ctx->cancel_list);
417         INIT_LIST_HEAD(&ctx->defer_list);
418         INIT_LIST_HEAD(&ctx->timeout_list);
419         return ctx;
420 }
421
422 static inline bool __io_sequence_defer(struct io_ring_ctx *ctx,
423                                        struct io_kiocb *req)
424 {
425         return req->sequence != ctx->cached_cq_tail + ctx->cached_sq_dropped
426                                         + atomic_read(&ctx->cached_cq_overflow);
427 }
428
429 static inline bool io_sequence_defer(struct io_ring_ctx *ctx,
430                                      struct io_kiocb *req)
431 {
432         if ((req->flags & (REQ_F_IO_DRAIN|REQ_F_IO_DRAINED)) != REQ_F_IO_DRAIN)
433                 return false;
434
435         return __io_sequence_defer(ctx, req);
436 }
437
438 static struct io_kiocb *io_get_deferred_req(struct io_ring_ctx *ctx)
439 {
440         struct io_kiocb *req;
441
442         req = list_first_entry_or_null(&ctx->defer_list, struct io_kiocb, list);
443         if (req && !io_sequence_defer(ctx, req)) {
444                 list_del_init(&req->list);
445                 return req;
446         }
447
448         return NULL;
449 }
450
451 static struct io_kiocb *io_get_timeout_req(struct io_ring_ctx *ctx)
452 {
453         struct io_kiocb *req;
454
455         req = list_first_entry_or_null(&ctx->timeout_list, struct io_kiocb, list);
456         if (req && !__io_sequence_defer(ctx, req)) {
457                 list_del_init(&req->list);
458                 return req;
459         }
460
461         return NULL;
462 }
463
464 static void __io_commit_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
465 {
466         struct io_rings *rings = ctx->rings;
467
468         if (ctx->cached_cq_tail != READ_ONCE(rings->cq.tail)) {
469                 /* order cqe stores with ring update */
470                 smp_store_release(&rings->cq.tail, ctx->cached_cq_tail);
471
472                 if (wq_has_sleeper(&ctx->cq_wait)) {
473                         wake_up_interruptible(&ctx->cq_wait);
474                         kill_fasync(&ctx->cq_fasync, SIGIO, POLL_IN);
475                 }
476         }
477 }
478
479 static inline void io_queue_async_work(struct io_ring_ctx *ctx,
480                                        struct io_kiocb *req)
481 {
482         int rw = 0;
483
484         if (req->submit.sqe) {
485                 switch (req->submit.sqe->opcode) {
486                 case IORING_OP_WRITEV:
487                 case IORING_OP_WRITE_FIXED:
488                         rw = !(req->rw.ki_flags & IOCB_DIRECT);
489                         break;
490                 }
491         }
492
493         queue_work(ctx->sqo_wq[rw], &req->work);
494 }
495
496 static void io_kill_timeout(struct io_kiocb *req)
497 {
498         int ret;
499
500         ret = hrtimer_try_to_cancel(&req->timeout.timer);
501         if (ret != -1) {
502                 atomic_inc(&req->ctx->cq_timeouts);
503                 list_del(&req->list);
504                 io_cqring_fill_event(req->ctx, req->user_data, 0);
505                 __io_free_req(req);
506         }
507 }
508
509 static void io_kill_timeouts(struct io_ring_ctx *ctx)
510 {
511         struct io_kiocb *req, *tmp;
512
513         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
514         list_for_each_entry_safe(req, tmp, &ctx->timeout_list, list)
515                 io_kill_timeout(req);
516         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
517 }
518
519 static void io_commit_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
520 {
521         struct io_kiocb *req;
522
523         while ((req = io_get_timeout_req(ctx)) != NULL)
524                 io_kill_timeout(req);
525
526         __io_commit_cqring(ctx);
527
528         while ((req = io_get_deferred_req(ctx)) != NULL) {
529                 if (req->flags & REQ_F_SHADOW_DRAIN) {
530                         /* Just for drain, free it. */
531                         __io_free_req(req);
532                         continue;
533                 }
534                 req->flags |= REQ_F_IO_DRAINED;
535                 io_queue_async_work(ctx, req);
536         }
537 }
538
539 static struct io_uring_cqe *io_get_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
540 {
541         struct io_rings *rings = ctx->rings;
542         unsigned tail;
543
544         tail = ctx->cached_cq_tail;
545         /*
546          * writes to the cq entry need to come after reading head; the
547          * control dependency is enough as we're using WRITE_ONCE to
548          * fill the cq entry
549          */
550         if (tail - READ_ONCE(rings->cq.head) == rings->cq_ring_entries)
551                 return NULL;
552
553         ctx->cached_cq_tail++;
554         return &rings->cqes[tail & ctx->cq_mask];
555 }
556
557 static void io_cqring_fill_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 ki_user_data,
558                                  long res)
559 {
560         struct io_uring_cqe *cqe;
561
562         /*
563          * If we can't get a cq entry, userspace overflowed the
564          * submission (by quite a lot). Increment the overflow count in
565          * the ring.
566          */
567         cqe = io_get_cqring(ctx);
568         if (cqe) {
569                 WRITE_ONCE(cqe->user_data, ki_user_data);
570                 WRITE_ONCE(cqe->res, res);
571                 WRITE_ONCE(cqe->flags, 0);
572         } else {
573                 WRITE_ONCE(ctx->rings->cq_overflow,
574                                 atomic_inc_return(&ctx->cached_cq_overflow));
575         }
576 }
577
578 static void io_cqring_ev_posted(struct io_ring_ctx *ctx)
579 {
580         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
581                 wake_up(&ctx->wait);
582         if (waitqueue_active(&ctx->sqo_wait))
583                 wake_up(&ctx->sqo_wait);
584         if (ctx->cq_ev_fd)
585                 eventfd_signal(ctx->cq_ev_fd, 1);
586 }
587
588 static void io_cqring_add_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 user_data,
589                                 long res)
590 {
591         unsigned long flags;
592
593         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
594         io_cqring_fill_event(ctx, user_data, res);
595         io_commit_cqring(ctx);
596         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
597
598         io_cqring_ev_posted(ctx);
599 }
600
601 static struct io_kiocb *io_get_req(struct io_ring_ctx *ctx,
602                                    struct io_submit_state *state)
603 {
604         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN;
605         struct io_kiocb *req;
606
607         if (!percpu_ref_tryget(&ctx->refs))
608                 return NULL;
609
610         if (!state) {
611                 req = kmem_cache_alloc(req_cachep, gfp);
612                 if (unlikely(!req))
613                         goto out;
614         } else if (!state->free_reqs) {
615                 size_t sz;
616                 int ret;
617
618                 sz = min_t(size_t, state->ios_left, ARRAY_SIZE(state->reqs));
619                 ret = kmem_cache_alloc_bulk(req_cachep, gfp, sz, state->reqs);
620
621                 /*
622                  * Bulk alloc is all-or-nothing. If we fail to get a batch,
623                  * retry single alloc to be on the safe side.
624                  */
625                 if (unlikely(ret <= 0)) {
626                         state->reqs[0] = kmem_cache_alloc(req_cachep, gfp);
627                         if (!state->reqs[0])
628                                 goto out;
629                         ret = 1;
630                 }
631                 state->free_reqs = ret - 1;
632                 state->cur_req = 1;
633                 req = state->reqs[0];
634         } else {
635                 req = state->reqs[state->cur_req];
636                 state->free_reqs--;
637                 state->cur_req++;
638         }
639
640         req->file = NULL;
641         req->ctx = ctx;
642         req->flags = 0;
643         /* one is dropped after submission, the other at completion */
644         refcount_set(&req->refs, 2);
645         req->result = 0;
646         return req;
647 out:
648         percpu_ref_put(&ctx->refs);
649         return NULL;
650 }
651
652 static void io_free_req_many(struct io_ring_ctx *ctx, void **reqs, int *nr)
653 {
654         if (*nr) {
655                 kmem_cache_free_bulk(req_cachep, *nr, reqs);
656                 percpu_ref_put_many(&ctx->refs, *nr);
657                 *nr = 0;
658         }
659 }
660
661 static void __io_free_req(struct io_kiocb *req)
662 {
663         if (req->file && !(req->flags & REQ_F_FIXED_FILE))
664                 fput(req->file);
665         percpu_ref_put(&req->ctx->refs);
666         kmem_cache_free(req_cachep, req);
667 }
668
669 static void io_req_link_next(struct io_kiocb *req)
670 {
671         struct io_kiocb *nxt;
672
673         /*
674          * The list should never be empty when we are called here. But could
675          * potentially happen if the chain is messed up, check to be on the
676          * safe side.
677          */
678         nxt = list_first_entry_or_null(&req->link_list, struct io_kiocb, list);
679         if (nxt) {
680                 list_del(&nxt->list);
681                 if (!list_empty(&req->link_list)) {
682                         INIT_LIST_HEAD(&nxt->link_list);
683                         list_splice(&req->link_list, &nxt->link_list);
684                         nxt->flags |= REQ_F_LINK;
685                 }
686
687                 nxt->flags |= REQ_F_LINK_DONE;
688                 INIT_WORK(&nxt->work, io_sq_wq_submit_work);
689                 io_queue_async_work(req->ctx, nxt);
690         }
691 }
692
693 /*
694  * Called if REQ_F_LINK is set, and we fail the head request
695  */
696 static void io_fail_links(struct io_kiocb *req)
697 {
698         struct io_kiocb *link;
699
700         while (!list_empty(&req->link_list)) {
701                 link = list_first_entry(&req->link_list, struct io_kiocb, list);
702                 list_del(&link->list);
703
704                 io_cqring_add_event(req->ctx, link->user_data, -ECANCELED);
705                 __io_free_req(link);
706         }
707 }
708
709 static void io_free_req(struct io_kiocb *req)
710 {
711         /*
712          * If LINK is set, we have dependent requests in this chain. If we
713          * didn't fail this request, queue the first one up, moving any other
714          * dependencies to the next request. In case of failure, fail the rest
715          * of the chain.
716          */
717         if (req->flags & REQ_F_LINK) {
718                 if (req->flags & REQ_F_FAIL_LINK)
719                         io_fail_links(req);
720                 else
721                         io_req_link_next(req);
722         }
723
724         __io_free_req(req);
725 }
726
727 static void io_put_req(struct io_kiocb *req)
728 {
729         if (refcount_dec_and_test(&req->refs))
730                 io_free_req(req);
731 }
732
733 static unsigned io_cqring_events(struct io_rings *rings)
734 {
735         /* See comment at the top of this file */
736         smp_rmb();
737         return READ_ONCE(rings->cq.tail) - READ_ONCE(rings->cq.head);
738 }
739
740 static inline unsigned int io_sqring_entries(struct io_ring_ctx *ctx)
741 {
742         struct io_rings *rings = ctx->rings;
743
744         /* make sure SQ entry isn't read before tail */
745         return smp_load_acquire(&rings->sq.tail) - ctx->cached_sq_head;
746 }
747
748 /*
749  * Find and free completed poll iocbs
750  */
751 static void io_iopoll_complete(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
752                                struct list_head *done)
753 {
754         void *reqs[IO_IOPOLL_BATCH];
755         struct io_kiocb *req;
756         int to_free;
757
758         to_free = 0;
759         while (!list_empty(done)) {
760                 req = list_first_entry(done, struct io_kiocb, list);
761                 list_del(&req->list);
762
763                 io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, req->result);
764                 (*nr_events)++;
765
766                 if (refcount_dec_and_test(&req->refs)) {
767                         /* If we're not using fixed files, we have to pair the
768                          * completion part with the file put. Use regular
769                          * completions for those, only batch free for fixed
770                          * file and non-linked commands.
771                          */
772                         if ((req->flags & (REQ_F_FIXED_FILE|REQ_F_LINK)) ==
773                             REQ_F_FIXED_FILE) {
774                                 reqs[to_free++] = req;
775                                 if (to_free == ARRAY_SIZE(reqs))
776                                         io_free_req_many(ctx, reqs, &to_free);
777                         } else {
778                                 io_free_req(req);
779                         }
780                 }
781         }
782
783         io_commit_cqring(ctx);
784         io_free_req_many(ctx, reqs, &to_free);
785 }
786
787 static int io_do_iopoll(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
788                         long min)
789 {
790         struct io_kiocb *req, *tmp;
791         LIST_HEAD(done);
792         bool spin;
793         int ret;
794
795         /*
796          * Only spin for completions if we don't have multiple devices hanging
797          * off our complete list, and we're under the requested amount.
798          */
799         spin = !ctx->poll_multi_file && *nr_events < min;
800
801         ret = 0;
802         list_for_each_entry_safe(req, tmp, &ctx->poll_list, list) {
803                 struct kiocb *kiocb = &req->rw;
804
805                 /*
806                  * Move completed entries to our local list. If we find a
807                  * request that requires polling, break out and complete
808                  * the done list first, if we have entries there.
809                  */
810                 if (req->flags & REQ_F_IOPOLL_COMPLETED) {
811                         list_move_tail(&req->list, &done);
812                         continue;
813                 }
814                 if (!list_empty(&done))
815                         break;
816
817                 ret = kiocb->ki_filp->f_op->iopoll(kiocb, spin);
818                 if (ret < 0)
819                         break;
820
821                 if (ret && spin)
822                         spin = false;
823                 ret = 0;
824         }
825
826         if (!list_empty(&done))
827                 io_iopoll_complete(ctx, nr_events, &done);
828
829         return ret;
830 }
831
832 /*
833  * Poll for a mininum of 'min' events. Note that if min == 0 we consider that a
834  * non-spinning poll check - we'll still enter the driver poll loop, but only
835  * as a non-spinning completion check.
836  */
837 static int io_iopoll_getevents(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
838                                 long min)
839 {
840         while (!list_empty(&ctx->poll_list) && !need_resched()) {
841                 int ret;
842
843                 ret = io_do_iopoll(ctx, nr_events, min);
844                 if (ret < 0)
845                         return ret;
846                 if (!min || *nr_events >= min)
847                         return 0;
848         }
849
850         return 1;
851 }
852
853 /*
854  * We can't just wait for polled events to come to us, we have to actively
855  * find and complete them.
856  */
857 static void io_iopoll_reap_events(struct io_ring_ctx *ctx)
858 {
859         if (!(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
860                 return;
861
862         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
863         while (!list_empty(&ctx->poll_list)) {
864                 unsigned int nr_events = 0;
865
866                 io_iopoll_getevents(ctx, &nr_events, 1);
867
868                 /*
869                  * Ensure we allow local-to-the-cpu processing to take place,
870                  * in this case we need to ensure that we reap all events.
871                  */
872                 cond_resched();
873         }
874         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
875 }
876
877 static int __io_iopoll_check(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned *nr_events,
878                             long min)
879 {
880         int iters = 0, ret = 0;
881
882         do {
883                 int tmin = 0;
884
885                 /*
886                  * Don't enter poll loop if we already have events pending.
887                  * If we do, we can potentially be spinning for commands that
888                  * already triggered a CQE (eg in error).
889                  */
890                 if (io_cqring_events(ctx->rings))
891                         break;
892
893                 /*
894                  * If a submit got punted to a workqueue, we can have the
895                  * application entering polling for a command before it gets
896                  * issued. That app will hold the uring_lock for the duration
897                  * of the poll right here, so we need to take a breather every
898                  * now and then to ensure that the issue has a chance to add
899                  * the poll to the issued list. Otherwise we can spin here
900                  * forever, while the workqueue is stuck trying to acquire the
901                  * very same mutex.
902                  */
903                 if (!(++iters & 7)) {
904                         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
905                         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
906                 }
907
908                 if (*nr_events < min)
909                         tmin = min - *nr_events;
910
911                 ret = io_iopoll_getevents(ctx, nr_events, tmin);
912                 if (ret <= 0)
913                         break;
914                 ret = 0;
915         } while (min && !*nr_events && !need_resched());
916
917         return ret;
918 }
919
920 static int io_iopoll_check(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned *nr_events,
921                            long min)
922 {
923         int ret;
924
925         /*
926          * We disallow the app entering submit/complete with polling, but we
927          * still need to lock the ring to prevent racing with polled issue
928          * that got punted to a workqueue.
929          */
930         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
931         ret = __io_iopoll_check(ctx, nr_events, min);
932         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
933         return ret;
934 }
935
936 static void kiocb_end_write(struct io_kiocb *req)
937 {
938         /*
939          * Tell lockdep we inherited freeze protection from submission
940          * thread.
941          */
942         if (req->flags & REQ_F_ISREG) {
943                 struct inode *inode = file_inode(req->file);
944
945                 __sb_writers_acquired(inode->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
946         }
947         file_end_write(req->file);
948 }
949
950 static void io_complete_rw(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
951 {
952         struct io_kiocb *req = container_of(kiocb, struct io_kiocb, rw);
953
954         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE)
955                 kiocb_end_write(req);
956
957         if ((req->flags & REQ_F_LINK) && res != req->result)
958                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
959         io_cqring_add_event(req->ctx, req->user_data, res);
960         io_put_req(req);
961 }
962
963 static void io_complete_rw_iopoll(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
964 {
965         struct io_kiocb *req = container_of(kiocb, struct io_kiocb, rw);
966
967         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE)
968                 kiocb_end_write(req);
969
970         if ((req->flags & REQ_F_LINK) && res != req->result)
971                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
972         req->result = res;
973         if (res != -EAGAIN)
974                 req->flags |= REQ_F_IOPOLL_COMPLETED;
975 }
976
977 /*
978  * After the iocb has been issued, it's safe to be found on the poll list.
979  * Adding the kiocb to the list AFTER submission ensures that we don't
980  * find it from a io_iopoll_getevents() thread before the issuer is done
981  * accessing the kiocb cookie.
982  */
983 static void io_iopoll_req_issued(struct io_kiocb *req)
984 {
985         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
986
987         /*
988          * Track whether we have multiple files in our lists. This will impact
989          * how we do polling eventually, not spinning if we're on potentially
990          * different devices.
991          */
992         if (list_empty(&ctx->poll_list)) {
993                 ctx->poll_multi_file = false;
994         } else if (!ctx->poll_multi_file) {
995                 struct io_kiocb *list_req;
996
997                 list_req = list_first_entry(&ctx->poll_list, struct io_kiocb,
998                                                 list);
999                 if (list_req->rw.ki_filp != req->rw.ki_filp)
1000                         ctx->poll_multi_file = true;
1001         }
1002
1003         /*
1004          * For fast devices, IO may have already completed. If it has, add
1005          * it to the front so we find it first.
1006          */
1007         if (req->flags & REQ_F_IOPOLL_COMPLETED)
1008                 list_add(&req->list, &ctx->poll_list);
1009         else
1010                 list_add_tail(&req->list, &ctx->poll_list);
1011 }
1012
1013 static void io_file_put(struct io_submit_state *state)
1014 {
1015         if (state->file) {
1016                 int diff = state->has_refs - state->used_refs;
1017
1018                 if (diff)
1019                         fput_many(state->file, diff);
1020                 state->file = NULL;
1021         }
1022 }
1023
1024 /*
1025  * Get as many references to a file as we have IOs left in this submission,
1026  * assuming most submissions are for one file, or at least that each file
1027  * has more than one submission.
1028  */
1029 static struct file *io_file_get(struct io_submit_state *state, int fd)
1030 {
1031         if (!state)
1032                 return fget(fd);
1033
1034         if (state->file) {
1035                 if (state->fd == fd) {
1036                         state->used_refs++;
1037                         state->ios_left--;
1038                         return state->file;
1039                 }
1040                 io_file_put(state);
1041         }
1042         state->file = fget_many(fd, state->ios_left);
1043         if (!state->file)
1044                 return NULL;
1045
1046         state->fd = fd;
1047         state->has_refs = state->ios_left;
1048         state->used_refs = 1;
1049         state->ios_left--;
1050         return state->file;
1051 }
1052
1053 /*
1054  * If we tracked the file through the SCM inflight mechanism, we could support
1055  * any file. For now, just ensure that anything potentially problematic is done
1056  * inline.
1057  */
1058 static bool io_file_supports_async(struct file *file)
1059 {
1060         umode_t mode = file_inode(file)->i_mode;
1061
1062         if (S_ISBLK(mode) || S_ISCHR(mode))
1063                 return true;
1064         if (S_ISREG(mode) && file->f_op != &io_uring_fops)
1065                 return true;
1066
1067         return false;
1068 }
1069
1070 static int io_prep_rw(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1071                       bool force_nonblock)
1072 {
1073         const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
1074         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1075         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1076         unsigned ioprio;
1077         int ret;
1078
1079         if (!req->file)
1080                 return -EBADF;
1081
1082         if (S_ISREG(file_inode(req->file)->i_mode))
1083                 req->flags |= REQ_F_ISREG;
1084
1085         /*
1086          * If the file doesn't support async, mark it as REQ_F_MUST_PUNT so
1087          * we know to async punt it even if it was opened O_NONBLOCK
1088          */
1089         if (force_nonblock && !io_file_supports_async(req->file)) {
1090                 req->flags |= REQ_F_MUST_PUNT;
1091                 return -EAGAIN;
1092         }
1093
1094         kiocb->ki_pos = READ_ONCE(sqe->off);
1095         kiocb->ki_flags = iocb_flags(kiocb->ki_filp);
1096         kiocb->ki_hint = ki_hint_validate(file_write_hint(kiocb->ki_filp));
1097
1098         ioprio = READ_ONCE(sqe->ioprio);
1099         if (ioprio) {
1100                 ret = ioprio_check_cap(ioprio);
1101                 if (ret)
1102                         return ret;
1103
1104                 kiocb->ki_ioprio = ioprio;
1105         } else
1106                 kiocb->ki_ioprio = get_current_ioprio();
1107
1108         ret = kiocb_set_rw_flags(kiocb, READ_ONCE(sqe->rw_flags));
1109         if (unlikely(ret))
1110                 return ret;
1111
1112         /* don't allow async punt if RWF_NOWAIT was requested */
1113         if ((kiocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) ||
1114             (req->file->f_flags & O_NONBLOCK))
1115                 req->flags |= REQ_F_NOWAIT;
1116
1117         if (force_nonblock)
1118                 kiocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
1119
1120         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
1121                 if (!(kiocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) ||
1122                     !kiocb->ki_filp->f_op->iopoll)
1123                         return -EOPNOTSUPP;
1124
1125                 kiocb->ki_flags |= IOCB_HIPRI;
1126                 kiocb->ki_complete = io_complete_rw_iopoll;
1127         } else {
1128                 if (kiocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
1129                         return -EINVAL;
1130                 kiocb->ki_complete = io_complete_rw;
1131         }
1132         return 0;
1133 }
1134
1135 static inline void io_rw_done(struct kiocb *kiocb, ssize_t ret)
1136 {
1137         switch (ret) {
1138         case -EIOCBQUEUED:
1139                 break;
1140         case -ERESTARTSYS:
1141         case -ERESTARTNOINTR:
1142         case -ERESTARTNOHAND:
1143         case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
1144                 /*
1145                  * We can't just restart the syscall, since previously
1146                  * submitted sqes may already be in progress. Just fail this
1147                  * IO with EINTR.
1148                  */
1149                 ret = -EINTR;
1150                 /* fall through */
1151         default:
1152                 kiocb->ki_complete(kiocb, ret, 0);
1153         }
1154 }
1155
1156 static int io_import_fixed(struct io_ring_ctx *ctx, int rw,
1157                            const struct io_uring_sqe *sqe,
1158                            struct iov_iter *iter)
1159 {
1160         size_t len = READ_ONCE(sqe->len);
1161         struct io_mapped_ubuf *imu;
1162         unsigned index, buf_index;
1163         size_t offset;
1164         u64 buf_addr;
1165
1166         /* attempt to use fixed buffers without having provided iovecs */
1167         if (unlikely(!ctx->user_bufs))
1168                 return -EFAULT;
1169
1170         buf_index = READ_ONCE(sqe->buf_index);
1171         if (unlikely(buf_index >= ctx->nr_user_bufs))
1172                 return -EFAULT;
1173
1174         index = array_index_nospec(buf_index, ctx->nr_user_bufs);
1175         imu = &ctx->user_bufs[index];
1176         buf_addr = READ_ONCE(sqe->addr);
1177
1178         /* overflow */
1179         if (buf_addr + len < buf_addr)
1180                 return -EFAULT;
1181         /* not inside the mapped region */
1182         if (buf_addr < imu->ubuf || buf_addr + len > imu->ubuf + imu->len)
1183                 return -EFAULT;
1184
1185         /*
1186          * May not be a start of buffer, set size appropriately
1187          * and advance us to the beginning.
1188          */
1189         offset = buf_addr - imu->ubuf;
1190         iov_iter_bvec(iter, rw, imu->bvec, imu->nr_bvecs, offset + len);
1191
1192         if (offset) {
1193                 /*
1194                  * Don't use iov_iter_advance() here, as it's really slow for
1195                  * using the latter parts of a big fixed buffer - it iterates
1196                  * over each segment manually. We can cheat a bit here, because
1197                  * we know that:
1198                  *
1199                  * 1) it's a BVEC iter, we set it up
1200                  * 2) all bvecs are PAGE_SIZE in size, except potentially the
1201                  *    first and last bvec
1202                  *
1203                  * So just find our index, and adjust the iterator afterwards.
1204                  * If the offset is within the first bvec (or the whole first
1205                  * bvec, just use iov_iter_advance(). This makes it easier
1206                  * since we can just skip the first segment, which may not
1207                  * be PAGE_SIZE aligned.
1208                  */
1209                 const struct bio_vec *bvec = imu->bvec;
1210
1211                 if (offset <= bvec->bv_len) {
1212                         iov_iter_advance(iter, offset);
1213                 } else {
1214                         unsigned long seg_skip;
1215
1216                         /* skip first vec */
1217                         offset -= bvec->bv_len;
1218                         seg_skip = 1 + (offset >> PAGE_SHIFT);
1219
1220                         iter->bvec = bvec + seg_skip;
1221                         iter->nr_segs -= seg_skip;
1222                         iter->count -= bvec->bv_len + offset;
1223                         iter->iov_offset = offset & ~PAGE_MASK;
1224                 }
1225         }
1226
1227         return 0;
1228 }
1229
1230 static ssize_t io_import_iovec(struct io_ring_ctx *ctx, int rw,
1231                                const struct sqe_submit *s, struct iovec **iovec,
1232                                struct iov_iter *iter)
1233 {
1234         const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
1235         void __user *buf = u64_to_user_ptr(READ_ONCE(sqe->addr));
1236         size_t sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1237         u8 opcode;
1238
1239         /*
1240          * We're reading ->opcode for the second time, but the first read
1241          * doesn't care whether it's _FIXED or not, so it doesn't matter
1242          * whether ->opcode changes concurrently. The first read does care
1243          * about whether it is a READ or a WRITE, so we don't trust this read
1244          * for that purpose and instead let the caller pass in the read/write
1245          * flag.
1246          */
1247         opcode = READ_ONCE(sqe->opcode);
1248         if (opcode == IORING_OP_READ_FIXED ||
1249             opcode == IORING_OP_WRITE_FIXED) {
1250                 ssize_t ret = io_import_fixed(ctx, rw, sqe, iter);
1251                 *iovec = NULL;
1252                 return ret;
1253         }
1254
1255         if (!s->has_user)
1256                 return -EFAULT;
1257
1258 #ifdef CONFIG_COMPAT
1259         if (ctx->compat)
1260                 return compat_import_iovec(rw, buf, sqe_len, UIO_FASTIOV,
1261                                                 iovec, iter);
1262 #endif
1263
1264         return import_iovec(rw, buf, sqe_len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1265 }
1266
1267 static inline bool io_should_merge(struct async_list *al, struct kiocb *kiocb)
1268 {
1269         if (al->file == kiocb->ki_filp) {
1270                 off_t start, end;
1271
1272                 /*
1273                  * Allow merging if we're anywhere in the range of the same
1274                  * page. Generally this happens for sub-page reads or writes,
1275                  * and it's beneficial to allow the first worker to bring the
1276                  * page in and the piggy backed work can then work on the
1277                  * cached page.
1278                  */
1279                 start = al->io_start & PAGE_MASK;
1280                 end = (al->io_start + al->io_len + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
1281                 if (kiocb->ki_pos >= start && kiocb->ki_pos <= end)
1282                         return true;
1283         }
1284
1285         al->file = NULL;
1286         return false;
1287 }
1288
1289 /*
1290  * Make a note of the last file/offset/direction we punted to async
1291  * context. We'll use this information to see if we can piggy back a
1292  * sequential request onto the previous one, if it's still hasn't been
1293  * completed by the async worker.
1294  */
1295 static void io_async_list_note(int rw, struct io_kiocb *req, size_t len)
1296 {
1297         struct async_list *async_list = &req->ctx->pending_async[rw];
1298         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1299         struct file *filp = kiocb->ki_filp;
1300
1301         if (io_should_merge(async_list, kiocb)) {
1302                 unsigned long max_bytes;
1303
1304                 /* Use 8x RA size as a decent limiter for both reads/writes */
1305                 max_bytes = filp->f_ra.ra_pages << (PAGE_SHIFT + 3);
1306                 if (!max_bytes)
1307                         max_bytes = VM_READAHEAD_PAGES << (PAGE_SHIFT + 3);
1308
1309                 /* If max len are exceeded, reset the state */
1310                 if (async_list->io_len + len <= max_bytes) {
1311                         req->flags |= REQ_F_SEQ_PREV;
1312                         async_list->io_len += len;
1313                 } else {
1314                         async_list->file = NULL;
1315                 }
1316         }
1317
1318         /* New file? Reset state. */
1319         if (async_list->file != filp) {
1320                 async_list->io_start = kiocb->ki_pos;
1321                 async_list->io_len = len;
1322                 async_list->file = filp;
1323         }
1324 }
1325
1326 /*
1327  * For files that don't have ->read_iter() and ->write_iter(), handle them
1328  * by looping over ->read() or ->write() manually.
1329  */
1330 static ssize_t loop_rw_iter(int rw, struct file *file, struct kiocb *kiocb,
1331                            struct iov_iter *iter)
1332 {
1333         ssize_t ret = 0;
1334
1335         /*
1336          * Don't support polled IO through this interface, and we can't
1337          * support non-blocking either. For the latter, this just causes
1338          * the kiocb to be handled from an async context.
1339          */
1340         if (kiocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
1341                 return -EOPNOTSUPP;
1342         if (kiocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
1343                 return -EAGAIN;
1344
1345         while (iov_iter_count(iter)) {
1346                 struct iovec iovec = iov_iter_iovec(iter);
1347                 ssize_t nr;
1348
1349                 if (rw == READ) {
1350                         nr = file->f_op->read(file, iovec.iov_base,
1351                                               iovec.iov_len, &kiocb->ki_pos);
1352                 } else {
1353                         nr = file->f_op->write(file, iovec.iov_base,
1354                                                iovec.iov_len, &kiocb->ki_pos);
1355                 }
1356
1357                 if (nr < 0) {
1358                         if (!ret)
1359                                 ret = nr;
1360                         break;
1361                 }
1362                 ret += nr;
1363                 if (nr != iovec.iov_len)
1364                         break;
1365                 iov_iter_advance(iter, nr);
1366         }
1367
1368         return ret;
1369 }
1370
1371 static int io_read(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1372                    bool force_nonblock)
1373 {
1374         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1375         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1376         struct iov_iter iter;
1377         struct file *file;
1378         size_t iov_count;
1379         ssize_t read_size, ret;
1380
1381         ret = io_prep_rw(req, s, force_nonblock);
1382         if (ret)
1383                 return ret;
1384         file = kiocb->ki_filp;
1385
1386         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_READ)))
1387                 return -EBADF;
1388
1389         ret = io_import_iovec(req->ctx, READ, s, &iovec, &iter);
1390         if (ret < 0)
1391                 return ret;
1392
1393         read_size = ret;
1394         if (req->flags & REQ_F_LINK)
1395                 req->result = read_size;
1396
1397         iov_count = iov_iter_count(&iter);
1398         ret = rw_verify_area(READ, file, &kiocb->ki_pos, iov_count);
1399         if (!ret) {
1400                 ssize_t ret2;
1401
1402                 if (file->f_op->read_iter)
1403                         ret2 = call_read_iter(file, kiocb, &iter);
1404                 else
1405                         ret2 = loop_rw_iter(READ, file, kiocb, &iter);
1406
1407                 /*
1408                  * In case of a short read, punt to async. This can happen
1409                  * if we have data partially cached. Alternatively we can
1410                  * return the short read, in which case the application will
1411                  * need to issue another SQE and wait for it. That SQE will
1412                  * need async punt anyway, so it's more efficient to do it
1413                  * here.
1414                  */
1415                 if (force_nonblock && !(req->flags & REQ_F_NOWAIT) &&
1416                     (req->flags & REQ_F_ISREG) &&
1417                     ret2 > 0 && ret2 < read_size)
1418                         ret2 = -EAGAIN;
1419                 /* Catch -EAGAIN return for forced non-blocking submission */
1420                 if (!force_nonblock || ret2 != -EAGAIN) {
1421                         io_rw_done(kiocb, ret2);
1422                 } else {
1423                         /*
1424                          * If ->needs_lock is true, we're already in async
1425                          * context.
1426                          */
1427                         if (!s->needs_lock)
1428                                 io_async_list_note(READ, req, iov_count);
1429                         ret = -EAGAIN;
1430                 }
1431         }
1432         kfree(iovec);
1433         return ret;
1434 }
1435
1436 static int io_write(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1437                     bool force_nonblock)
1438 {
1439         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1440         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1441         struct iov_iter iter;
1442         struct file *file;
1443         size_t iov_count;
1444         ssize_t ret;
1445
1446         ret = io_prep_rw(req, s, force_nonblock);
1447         if (ret)
1448                 return ret;
1449
1450         file = kiocb->ki_filp;
1451         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_WRITE)))
1452                 return -EBADF;
1453
1454         ret = io_import_iovec(req->ctx, WRITE, s, &iovec, &iter);
1455         if (ret < 0)
1456                 return ret;
1457
1458         if (req->flags & REQ_F_LINK)
1459                 req->result = ret;
1460
1461         iov_count = iov_iter_count(&iter);
1462
1463         ret = -EAGAIN;
1464         if (force_nonblock && !(kiocb->ki_flags & IOCB_DIRECT)) {
1465                 /* If ->needs_lock is true, we're already in async context. */
1466                 if (!s->needs_lock)
1467                         io_async_list_note(WRITE, req, iov_count);
1468                 goto out_free;
1469         }
1470
1471         ret = rw_verify_area(WRITE, file, &kiocb->ki_pos, iov_count);
1472         if (!ret) {
1473                 ssize_t ret2;
1474
1475                 /*
1476                  * Open-code file_start_write here to grab freeze protection,
1477                  * which will be released by another thread in
1478                  * io_complete_rw().  Fool lockdep by telling it the lock got
1479                  * released so that it doesn't complain about the held lock when
1480                  * we return to userspace.
1481                  */
1482                 if (req->flags & REQ_F_ISREG) {
1483                         __sb_start_write(file_inode(file)->i_sb,
1484                                                 SB_FREEZE_WRITE, true);
1485                         __sb_writers_release(file_inode(file)->i_sb,
1486                                                 SB_FREEZE_WRITE);
1487                 }
1488                 kiocb->ki_flags |= IOCB_WRITE;
1489
1490                 if (file->f_op->write_iter)
1491                         ret2 = call_write_iter(file, kiocb, &iter);
1492                 else
1493                         ret2 = loop_rw_iter(WRITE, file, kiocb, &iter);
1494                 if (!force_nonblock || ret2 != -EAGAIN) {
1495                         io_rw_done(kiocb, ret2);
1496                 } else {
1497                         /*
1498                          * If ->needs_lock is true, we're already in async
1499                          * context.
1500                          */
1501                         if (!s->needs_lock)
1502                                 io_async_list_note(WRITE, req, iov_count);
1503                         ret = -EAGAIN;
1504                 }
1505         }
1506 out_free:
1507         kfree(iovec);
1508         return ret;
1509 }
1510
1511 /*
1512  * IORING_OP_NOP just posts a completion event, nothing else.
1513  */
1514 static int io_nop(struct io_kiocb *req, u64 user_data)
1515 {
1516         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1517         long err = 0;
1518
1519         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1520                 return -EINVAL;
1521
1522         io_cqring_add_event(ctx, user_data, err);
1523         io_put_req(req);
1524         return 0;
1525 }
1526
1527 static int io_prep_fsync(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1528 {
1529         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1530
1531         if (!req->file)
1532                 return -EBADF;
1533
1534         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1535                 return -EINVAL;
1536         if (unlikely(sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->buf_index))
1537                 return -EINVAL;
1538
1539         return 0;
1540 }
1541
1542 static int io_fsync(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1543                     bool force_nonblock)
1544 {
1545         loff_t sqe_off = READ_ONCE(sqe->off);
1546         loff_t sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1547         loff_t end = sqe_off + sqe_len;
1548         unsigned fsync_flags;
1549         int ret;
1550
1551         fsync_flags = READ_ONCE(sqe->fsync_flags);
1552         if (unlikely(fsync_flags & ~IORING_FSYNC_DATASYNC))
1553                 return -EINVAL;
1554
1555         ret = io_prep_fsync(req, sqe);
1556         if (ret)
1557                 return ret;
1558
1559         /* fsync always requires a blocking context */
1560         if (force_nonblock)
1561                 return -EAGAIN;
1562
1563         ret = vfs_fsync_range(req->rw.ki_filp, sqe_off,
1564                                 end > 0 ? end : LLONG_MAX,
1565                                 fsync_flags & IORING_FSYNC_DATASYNC);
1566
1567         if (ret < 0 && (req->flags & REQ_F_LINK))
1568                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
1569         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1570         io_put_req(req);
1571         return 0;
1572 }
1573
1574 static int io_prep_sfr(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1575 {
1576         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1577         int ret = 0;
1578
1579         if (!req->file)
1580                 return -EBADF;
1581
1582         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1583                 return -EINVAL;
1584         if (unlikely(sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->buf_index))
1585                 return -EINVAL;
1586
1587         return ret;
1588 }
1589
1590 static int io_sync_file_range(struct io_kiocb *req,
1591                               const struct io_uring_sqe *sqe,
1592                               bool force_nonblock)
1593 {
1594         loff_t sqe_off;
1595         loff_t sqe_len;
1596         unsigned flags;
1597         int ret;
1598
1599         ret = io_prep_sfr(req, sqe);
1600         if (ret)
1601                 return ret;
1602
1603         /* sync_file_range always requires a blocking context */
1604         if (force_nonblock)
1605                 return -EAGAIN;
1606
1607         sqe_off = READ_ONCE(sqe->off);
1608         sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1609         flags = READ_ONCE(sqe->sync_range_flags);
1610
1611         ret = sync_file_range(req->rw.ki_filp, sqe_off, sqe_len, flags);
1612
1613         if (ret < 0 && (req->flags & REQ_F_LINK))
1614                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
1615         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1616         io_put_req(req);
1617         return 0;
1618 }
1619
1620 #if defined(CONFIG_NET)
1621 static int io_send_recvmsg(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1622                            bool force_nonblock,
1623                    long (*fn)(struct socket *, struct user_msghdr __user *,
1624                                 unsigned int))
1625 {
1626         struct socket *sock;
1627         int ret;
1628
1629         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1630                 return -EINVAL;
1631
1632         sock = sock_from_file(req->file, &ret);
1633         if (sock) {
1634                 struct user_msghdr __user *msg;
1635                 unsigned flags;
1636
1637                 flags = READ_ONCE(sqe->msg_flags);
1638                 if (flags & MSG_DONTWAIT)
1639                         req->flags |= REQ_F_NOWAIT;
1640                 else if (force_nonblock)
1641                         flags |= MSG_DONTWAIT;
1642
1643                 msg = (struct user_msghdr __user *) (unsigned long)
1644                         READ_ONCE(sqe->addr);
1645
1646                 ret = fn(sock, msg, flags);
1647                 if (force_nonblock && ret == -EAGAIN)
1648                         return ret;
1649         }
1650
1651         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1652         io_put_req(req);
1653         return 0;
1654 }
1655 #endif
1656
1657 static int io_sendmsg(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1658                       bool force_nonblock)
1659 {
1660 #if defined(CONFIG_NET)
1661         return io_send_recvmsg(req, sqe, force_nonblock, __sys_sendmsg_sock);
1662 #else
1663         return -EOPNOTSUPP;
1664 #endif
1665 }
1666
1667 static int io_recvmsg(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1668                       bool force_nonblock)
1669 {
1670 #if defined(CONFIG_NET)
1671         return io_send_recvmsg(req, sqe, force_nonblock, __sys_recvmsg_sock);
1672 #else
1673         return -EOPNOTSUPP;
1674 #endif
1675 }
1676
1677 static void io_poll_remove_one(struct io_kiocb *req)
1678 {
1679         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1680
1681         spin_lock(&poll->head->lock);
1682         WRITE_ONCE(poll->canceled, true);
1683         if (!list_empty(&poll->wait.entry)) {
1684                 list_del_init(&poll->wait.entry);
1685                 io_queue_async_work(req->ctx, req);
1686         }
1687         spin_unlock(&poll->head->lock);
1688
1689         list_del_init(&req->list);
1690 }
1691
1692 static void io_poll_remove_all(struct io_ring_ctx *ctx)
1693 {
1694         struct io_kiocb *req;
1695
1696         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1697         while (!list_empty(&ctx->cancel_list)) {
1698                 req = list_first_entry(&ctx->cancel_list, struct io_kiocb,list);
1699                 io_poll_remove_one(req);
1700         }
1701         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1702 }
1703
1704 /*
1705  * Find a running poll command that matches one specified in sqe->addr,
1706  * and remove it if found.
1707  */
1708 static int io_poll_remove(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1709 {
1710         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1711         struct io_kiocb *poll_req, *next;
1712         int ret = -ENOENT;
1713
1714         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1715                 return -EINVAL;
1716         if (sqe->ioprio || sqe->off || sqe->len || sqe->buf_index ||
1717             sqe->poll_events)
1718                 return -EINVAL;
1719
1720         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1721         list_for_each_entry_safe(poll_req, next, &ctx->cancel_list, list) {
1722                 if (READ_ONCE(sqe->addr) == poll_req->user_data) {
1723                         io_poll_remove_one(poll_req);
1724                         ret = 0;
1725                         break;
1726                 }
1727         }
1728         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1729
1730         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1731         io_put_req(req);
1732         return 0;
1733 }
1734
1735 static void io_poll_complete(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
1736                              __poll_t mask)
1737 {
1738         req->poll.done = true;
1739         io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, mangle_poll(mask));
1740         io_commit_cqring(ctx);
1741 }
1742
1743 static void io_poll_complete_work(struct work_struct *work)
1744 {
1745         struct io_kiocb *req = container_of(work, struct io_kiocb, work);
1746         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1747         struct poll_table_struct pt = { ._key = poll->events };
1748         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1749         __poll_t mask = 0;
1750
1751         if (!READ_ONCE(poll->canceled))
1752                 mask = vfs_poll(poll->file, &pt) & poll->events;
1753
1754         /*
1755          * Note that ->ki_cancel callers also delete iocb from active_reqs after
1756          * calling ->ki_cancel.  We need the ctx_lock roundtrip here to
1757          * synchronize with them.  In the cancellation case the list_del_init
1758          * itself is not actually needed, but harmless so we keep it in to
1759          * avoid further branches in the fast path.
1760          */
1761         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1762         if (!mask && !READ_ONCE(poll->canceled)) {
1763                 add_wait_queue(poll->head, &poll->wait);
1764                 spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1765                 return;
1766         }
1767         list_del_init(&req->list);
1768         io_poll_complete(ctx, req, mask);
1769         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1770
1771         io_cqring_ev_posted(ctx);
1772         io_put_req(req);
1773 }
1774
1775 static int io_poll_wake(struct wait_queue_entry *wait, unsigned mode, int sync,
1776                         void *key)
1777 {
1778         struct io_poll_iocb *poll = container_of(wait, struct io_poll_iocb,
1779                                                         wait);
1780         struct io_kiocb *req = container_of(poll, struct io_kiocb, poll);
1781         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1782         __poll_t mask = key_to_poll(key);
1783         unsigned long flags;
1784
1785         /* for instances that support it check for an event match first: */
1786         if (mask && !(mask & poll->events))
1787                 return 0;
1788
1789         list_del_init(&poll->wait.entry);
1790
1791         if (mask && spin_trylock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags)) {
1792                 list_del(&req->list);
1793                 io_poll_complete(ctx, req, mask);
1794                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1795
1796                 io_cqring_ev_posted(ctx);
1797                 io_put_req(req);
1798         } else {
1799                 io_queue_async_work(ctx, req);
1800         }
1801
1802         return 1;
1803 }
1804
1805 struct io_poll_table {
1806         struct poll_table_struct pt;
1807         struct io_kiocb *req;
1808         int error;
1809 };
1810
1811 static void io_poll_queue_proc(struct file *file, struct wait_queue_head *head,
1812                                struct poll_table_struct *p)
1813 {
1814         struct io_poll_table *pt = container_of(p, struct io_poll_table, pt);
1815
1816         if (unlikely(pt->req->poll.head)) {
1817                 pt->error = -EINVAL;
1818                 return;
1819         }
1820
1821         pt->error = 0;
1822         pt->req->poll.head = head;
1823         add_wait_queue(head, &pt->req->poll.wait);
1824 }
1825
1826 static int io_poll_add(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1827 {
1828         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1829         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1830         struct io_poll_table ipt;
1831         bool cancel = false;
1832         __poll_t mask;
1833         u16 events;
1834
1835         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1836                 return -EINVAL;
1837         if (sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->off || sqe->len || sqe->buf_index)
1838                 return -EINVAL;
1839         if (!poll->file)
1840                 return -EBADF;
1841
1842         req->submit.sqe = NULL;
1843         INIT_WORK(&req->work, io_poll_complete_work);
1844         events = READ_ONCE(sqe->poll_events);
1845         poll->events = demangle_poll(events) | EPOLLERR | EPOLLHUP;
1846
1847         poll->head = NULL;
1848         poll->done = false;
1849         poll->canceled = false;
1850
1851         ipt.pt._qproc = io_poll_queue_proc;
1852         ipt.pt._key = poll->events;
1853         ipt.req = req;
1854         ipt.error = -EINVAL; /* same as no support for IOCB_CMD_POLL */
1855
1856         /* initialized the list so that we can do list_empty checks */
1857         INIT_LIST_HEAD(&poll->wait.entry);
1858         init_waitqueue_func_entry(&poll->wait, io_poll_wake);
1859
1860         INIT_LIST_HEAD(&req->list);
1861
1862         mask = vfs_poll(poll->file, &ipt.pt) & poll->events;
1863
1864         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1865         if (likely(poll->head)) {
1866                 spin_lock(&poll->head->lock);
1867                 if (unlikely(list_empty(&poll->wait.entry))) {
1868                         if (ipt.error)
1869                                 cancel = true;
1870                         ipt.error = 0;
1871                         mask = 0;
1872                 }
1873                 if (mask || ipt.error)
1874                         list_del_init(&poll->wait.entry);
1875                 else if (cancel)
1876                         WRITE_ONCE(poll->canceled, true);
1877                 else if (!poll->done) /* actually waiting for an event */
1878                         list_add_tail(&req->list, &ctx->cancel_list);
1879                 spin_unlock(&poll->head->lock);
1880         }
1881         if (mask) { /* no async, we'd stolen it */
1882                 ipt.error = 0;
1883                 io_poll_complete(ctx, req, mask);
1884         }
1885         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1886
1887         if (mask) {
1888                 io_cqring_ev_posted(ctx);
1889                 io_put_req(req);
1890         }
1891         return ipt.error;
1892 }
1893
1894 static enum hrtimer_restart io_timeout_fn(struct hrtimer *timer)
1895 {
1896         struct io_ring_ctx *ctx;
1897         struct io_kiocb *req, *prev;
1898         unsigned long flags;
1899
1900         req = container_of(timer, struct io_kiocb, timeout.timer);
1901         ctx = req->ctx;
1902         atomic_inc(&ctx->cq_timeouts);
1903
1904         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1905         /*
1906          * Adjust the reqs sequence before the current one because it
1907          * will consume a slot in the cq_ring and the the cq_tail pointer
1908          * will be increased, otherwise other timeout reqs may return in
1909          * advance without waiting for enough wait_nr.
1910          */
1911         prev = req;
1912         list_for_each_entry_continue_reverse(prev, &ctx->timeout_list, list)
1913                 prev->sequence++;
1914         list_del(&req->list);
1915
1916         io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, -ETIME);
1917         io_commit_cqring(ctx);
1918         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1919
1920         io_cqring_ev_posted(ctx);
1921
1922         io_put_req(req);
1923         return HRTIMER_NORESTART;
1924 }
1925
1926 static int io_timeout(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1927 {
1928         unsigned count;
1929         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1930         struct list_head *entry;
1931         struct timespec64 ts;
1932         unsigned span = 0;
1933
1934         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1935                 return -EINVAL;
1936         if (sqe->flags || sqe->ioprio || sqe->buf_index || sqe->timeout_flags ||
1937             sqe->len != 1)
1938                 return -EINVAL;
1939
1940         if (get_timespec64(&ts, u64_to_user_ptr(sqe->addr)))
1941                 return -EFAULT;
1942
1943         /*
1944          * sqe->off holds how many events that need to occur for this
1945          * timeout event to be satisfied.
1946          */
1947         count = READ_ONCE(sqe->off);
1948         if (!count)
1949                 count = 1;
1950
1951         req->sequence = ctx->cached_sq_head + count - 1;
1952         /* reuse it to store the count */
1953         req->submit.sequence = count;
1954         req->flags |= REQ_F_TIMEOUT;
1955
1956         /*
1957          * Insertion sort, ensuring the first entry in the list is always
1958          * the one we need first.
1959          */
1960         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1961         list_for_each_prev(entry, &ctx->timeout_list) {
1962                 struct io_kiocb *nxt = list_entry(entry, struct io_kiocb, list);
1963                 unsigned nxt_sq_head;
1964                 long long tmp, tmp_nxt;
1965
1966                 /*
1967                  * Since cached_sq_head + count - 1 can overflow, use type long
1968                  * long to store it.
1969                  */
1970                 tmp = (long long)ctx->cached_sq_head + count - 1;
1971                 nxt_sq_head = nxt->sequence - nxt->submit.sequence + 1;
1972                 tmp_nxt = (long long)nxt_sq_head + nxt->submit.sequence - 1;
1973
1974                 /*
1975                  * cached_sq_head may overflow, and it will never overflow twice
1976                  * once there is some timeout req still be valid.
1977                  */
1978                 if (ctx->cached_sq_head < nxt_sq_head)
1979                         tmp += UINT_MAX;
1980
1981                 if (tmp > tmp_nxt)
1982                         break;
1983
1984                 /*
1985                  * Sequence of reqs after the insert one and itself should
1986                  * be adjusted because each timeout req consumes a slot.
1987                  */
1988                 span++;
1989                 nxt->sequence++;
1990         }
1991         req->sequence -= span;
1992         list_add(&req->list, entry);
1993         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1994
1995         hrtimer_init(&req->timeout.timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
1996         req->timeout.timer.function = io_timeout_fn;
1997         hrtimer_start(&req->timeout.timer, timespec64_to_ktime(ts),
1998                         HRTIMER_MODE_REL);
1999         return 0;
2000 }
2001
2002 static int io_req_defer(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2003                         const struct io_uring_sqe *sqe)
2004 {
2005         struct io_uring_sqe *sqe_copy;
2006
2007         if (!io_sequence_defer(ctx, req) && list_empty(&ctx->defer_list))
2008                 return 0;
2009
2010         sqe_copy = kmalloc(sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
2011         if (!sqe_copy)
2012                 return -EAGAIN;
2013
2014         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
2015         if (!io_sequence_defer(ctx, req) && list_empty(&ctx->defer_list)) {
2016                 spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
2017                 kfree(sqe_copy);
2018                 return 0;
2019         }
2020
2021         memcpy(sqe_copy, sqe, sizeof(*sqe_copy));
2022         req->submit.sqe = sqe_copy;
2023
2024         INIT_WORK(&req->work, io_sq_wq_submit_work);
2025         list_add_tail(&req->list, &ctx->defer_list);
2026         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
2027         return -EIOCBQUEUED;
2028 }
2029
2030 static int __io_submit_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2031                            const struct sqe_submit *s, bool force_nonblock)
2032 {
2033         int ret, opcode;
2034
2035         req->user_data = READ_ONCE(s->sqe->user_data);
2036
2037         if (unlikely(s->index >= ctx->sq_entries))
2038                 return -EINVAL;
2039
2040         opcode = READ_ONCE(s->sqe->opcode);
2041         switch (opcode) {
2042         case IORING_OP_NOP:
2043                 ret = io_nop(req, req->user_data);
2044                 break;
2045         case IORING_OP_READV:
2046                 if (unlikely(s->sqe->buf_index))
2047                         return -EINVAL;
2048                 ret = io_read(req, s, force_nonblock);
2049                 break;
2050         case IORING_OP_WRITEV:
2051                 if (unlikely(s->sqe->buf_index))
2052                         return -EINVAL;
2053                 ret = io_write(req, s, force_nonblock);
2054                 break;
2055         case IORING_OP_READ_FIXED:
2056                 ret = io_read(req, s, force_nonblock);
2057                 break;
2058         case IORING_OP_WRITE_FIXED:
2059                 ret = io_write(req, s, force_nonblock);
2060                 break;
2061         case IORING_OP_FSYNC:
2062                 ret = io_fsync(req, s->sqe, force_nonblock);
2063                 break;
2064         case IORING_OP_POLL_ADD:
2065                 ret = io_poll_add(req, s->sqe);
2066                 break;
2067         case IORING_OP_POLL_REMOVE:
2068                 ret = io_poll_remove(req, s->sqe);
2069                 break;
2070         case IORING_OP_SYNC_FILE_RANGE:
2071                 ret = io_sync_file_range(req, s->sqe, force_nonblock);
2072                 break;
2073         case IORING_OP_SENDMSG:
2074                 ret = io_sendmsg(req, s->sqe, force_nonblock);
2075                 break;
2076         case IORING_OP_RECVMSG:
2077                 ret = io_recvmsg(req, s->sqe, force_nonblock);
2078                 break;
2079         case IORING_OP_TIMEOUT:
2080                 ret = io_timeout(req, s->sqe);
2081                 break;
2082         default:
2083                 ret = -EINVAL;
2084                 break;
2085         }
2086
2087         if (ret)
2088                 return ret;
2089
2090         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
2091                 if (req->result == -EAGAIN)
2092                         return -EAGAIN;
2093
2094                 /* workqueue context doesn't hold uring_lock, grab it now */
2095                 if (s->needs_lock)
2096                         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
2097                 io_iopoll_req_issued(req);
2098                 if (s->needs_lock)
2099                         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
2100         }
2101
2102         return 0;
2103 }
2104
2105 static struct async_list *io_async_list_from_sqe(struct io_ring_ctx *ctx,
2106                                                  const struct io_uring_sqe *sqe)
2107 {
2108         switch (sqe->opcode) {
2109         case IORING_OP_READV:
2110         case IORING_OP_READ_FIXED:
2111                 return &ctx->pending_async[READ];
2112         case IORING_OP_WRITEV:
2113         case IORING_OP_WRITE_FIXED:
2114                 return &ctx->pending_async[WRITE];
2115         default:
2116                 return NULL;
2117         }
2118 }
2119
2120 static inline bool io_sqe_needs_user(const struct io_uring_sqe *sqe)
2121 {
2122         u8 opcode = READ_ONCE(sqe->opcode);
2123
2124         return !(opcode == IORING_OP_READ_FIXED ||
2125                  opcode == IORING_OP_WRITE_FIXED);
2126 }
2127
2128 static void io_sq_wq_submit_work(struct work_struct *work)
2129 {
2130         struct io_kiocb *req = container_of(work, struct io_kiocb, work);
2131         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
2132         struct mm_struct *cur_mm = NULL;
2133         struct async_list *async_list;
2134         LIST_HEAD(req_list);
2135         mm_segment_t old_fs;
2136         int ret;
2137
2138         async_list = io_async_list_from_sqe(ctx, req->submit.sqe);
2139 restart:
2140         do {
2141                 struct sqe_submit *s = &req->submit;
2142                 const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
2143                 unsigned int flags = req->flags;
2144
2145                 /* Ensure we clear previously set non-block flag */
2146                 req->rw.ki_flags &= ~IOCB_NOWAIT;
2147
2148                 ret = 0;
2149                 if (io_sqe_needs_user(sqe) && !cur_mm) {
2150                         if (!mmget_not_zero(ctx->sqo_mm)) {
2151                                 ret = -EFAULT;
2152                         } else {
2153                                 cur_mm = ctx->sqo_mm;
2154                                 use_mm(cur_mm);
2155                                 old_fs = get_fs();
2156                                 set_fs(USER_DS);
2157                         }
2158                 }
2159
2160                 if (!ret) {
2161                         s->has_user = cur_mm != NULL;
2162                         s->needs_lock = true;
2163                         do {
2164                                 ret = __io_submit_sqe(ctx, req, s, false);
2165                                 /*
2166                                  * We can get EAGAIN for polled IO even though
2167                                  * we're forcing a sync submission from here,
2168                                  * since we can't wait for request slots on the
2169                                  * block side.
2170                                  */
2171                                 if (ret != -EAGAIN)
2172                                         break;
2173                                 cond_resched();
2174                         } while (1);
2175                 }
2176
2177                 /* drop submission reference */
2178                 io_put_req(req);
2179
2180                 if (ret) {
2181                         io_cqring_add_event(ctx, sqe->user_data, ret);
2182                         io_put_req(req);
2183                 }
2184
2185                 /* async context always use a copy of the sqe */
2186                 kfree(sqe);
2187
2188                 /* req from defer and link list needn't decrease async cnt */
2189                 if (flags & (REQ_F_IO_DRAINED | REQ_F_LINK_DONE))
2190                         goto out;
2191
2192                 if (!async_list)
2193                         break;
2194                 if (!list_empty(&req_list)) {
2195                         req = list_first_entry(&req_list, struct io_kiocb,
2196                                                 list);
2197                         list_del(&req->list);
2198                         continue;
2199                 }
2200                 if (list_empty(&async_list->list))
2201                         break;
2202
2203                 req = NULL;
2204                 spin_lock(&async_list->lock);
2205                 if (list_empty(&async_list->list)) {
2206                         spin_unlock(&async_list->lock);
2207                         break;
2208                 }
2209                 list_splice_init(&async_list->list, &req_list);
2210                 spin_unlock(&async_list->lock);
2211
2212                 req = list_first_entry(&req_list, struct io_kiocb, list);
2213                 list_del(&req->list);
2214         } while (req);
2215
2216         /*
2217          * Rare case of racing with a submitter. If we find the count has
2218          * dropped to zero AND we have pending work items, then restart
2219          * the processing. This is a tiny race window.
2220          */
2221         if (async_list) {
2222                 ret = atomic_dec_return(&async_list->cnt);
2223                 while (!ret && !list_empty(&async_list->list)) {
2224                         spin_lock(&async_list->lock);
2225                         atomic_inc(&async_list->cnt);
2226                         list_splice_init(&async_list->list, &req_list);
2227                         spin_unlock(&async_list->lock);
2228
2229                         if (!list_empty(&req_list)) {
2230                                 req = list_first_entry(&req_list,
2231                                                         struct io_kiocb, list);
2232                                 list_del(&req->list);
2233                                 goto restart;
2234                         }
2235                         ret = atomic_dec_return(&async_list->cnt);
2236                 }
2237         }
2238
2239 out:
2240         if (cur_mm) {
2241                 set_fs(old_fs);
2242                 unuse_mm(cur_mm);
2243                 mmput(cur_mm);
2244         }
2245 }
2246
2247 /*
2248  * See if we can piggy back onto previously submitted work, that is still
2249  * running. We currently only allow this if the new request is sequential
2250  * to the previous one we punted.
2251  */
2252 static bool io_add_to_prev_work(struct async_list *list, struct io_kiocb *req)
2253 {
2254         bool ret;
2255
2256         if (!list)
2257                 return false;
2258         if (!(req->flags & REQ_F_SEQ_PREV))
2259                 return false;
2260         if (!atomic_read(&list->cnt))
2261                 return false;
2262
2263         ret = true;
2264         spin_lock(&list->lock);
2265         list_add_tail(&req->list, &list->list);
2266         /*
2267          * Ensure we see a simultaneous modification from io_sq_wq_submit_work()
2268          */
2269         smp_mb();
2270         if (!atomic_read(&list->cnt)) {
2271                 list_del_init(&req->list);
2272                 ret = false;
2273         }
2274         spin_unlock(&list->lock);
2275         return ret;
2276 }
2277
2278 static bool io_op_needs_file(const struct io_uring_sqe *sqe)
2279 {
2280         int op = READ_ONCE(sqe->opcode);
2281
2282         switch (op) {
2283         case IORING_OP_NOP:
2284         case IORING_OP_POLL_REMOVE:
2285                 return false;
2286         default:
2287                 return true;
2288         }
2289 }
2290
2291 static int io_req_set_file(struct io_ring_ctx *ctx, const struct sqe_submit *s,
2292                            struct io_submit_state *state, struct io_kiocb *req)
2293 {
2294         unsigned flags;
2295         int fd;
2296
2297         flags = READ_ONCE(s->sqe->flags);
2298         fd = READ_ONCE(s->sqe->fd);
2299
2300         if (flags & IOSQE_IO_DRAIN)
2301                 req->flags |= REQ_F_IO_DRAIN;
2302         /*
2303          * All io need record the previous position, if LINK vs DARIN,
2304          * it can be used to mark the position of the first IO in the
2305          * link list.
2306          */
2307         req->sequence = s->sequence;
2308
2309         if (!io_op_needs_file(s->sqe))
2310                 return 0;
2311
2312         if (flags & IOSQE_FIXED_FILE) {
2313                 if (unlikely(!ctx->user_files ||
2314                     (unsigned) fd >= ctx->nr_user_files))
2315                         return -EBADF;
2316                 req->file = ctx->user_files[fd];
2317                 req->flags |= REQ_F_FIXED_FILE;
2318         } else {
2319                 if (s->needs_fixed_file)
2320                         return -EBADF;
2321                 req->file = io_file_get(state, fd);
2322                 if (unlikely(!req->file))
2323                         return -EBADF;
2324         }
2325
2326         return 0;
2327 }
2328
2329 static int __io_queue_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2330                         struct sqe_submit *s)
2331 {
2332         int ret;
2333
2334         ret = __io_submit_sqe(ctx, req, s, true);
2335
2336         /*
2337          * We async punt it if the file wasn't marked NOWAIT, or if the file
2338          * doesn't support non-blocking read/write attempts
2339          */
2340         if (ret == -EAGAIN && (!(req->flags & REQ_F_NOWAIT) ||
2341             (req->flags & REQ_F_MUST_PUNT))) {
2342                 struct io_uring_sqe *sqe_copy;
2343
2344                 sqe_copy = kmemdup(s->sqe, sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
2345                 if (sqe_copy) {
2346                         struct async_list *list;
2347
2348                         s->sqe = sqe_copy;
2349                         memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
2350                         list = io_async_list_from_sqe(ctx, s->sqe);
2351                         if (!io_add_to_prev_work(list, req)) {
2352                                 if (list)
2353                                         atomic_inc(&list->cnt);
2354                                 INIT_WORK(&req->work, io_sq_wq_submit_work);
2355                                 io_queue_async_work(ctx, req);
2356                         }
2357
2358                         /*
2359                          * Queued up for async execution, worker will release
2360                          * submit reference when the iocb is actually submitted.
2361                          */
2362                         return 0;
2363                 }
2364         }
2365
2366         /* drop submission reference */
2367         io_put_req(req);
2368
2369         /* and drop final reference, if we failed */
2370         if (ret) {
2371                 io_cqring_add_event(ctx, req->user_data, ret);
2372                 if (req->flags & REQ_F_LINK)
2373                         req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
2374                 io_put_req(req);
2375         }
2376
2377         return ret;
2378 }
2379
2380 static int io_queue_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2381                         struct sqe_submit *s)
2382 {
2383         int ret;
2384
2385         ret = io_req_defer(ctx, req, s->sqe);
2386         if (ret) {
2387                 if (ret != -EIOCBQUEUED) {
2388                         io_free_req(req);
2389                         io_cqring_add_event(ctx, s->sqe->user_data, ret);
2390                 }
2391                 return 0;
2392         }
2393
2394         return __io_queue_sqe(ctx, req, s);
2395 }
2396
2397 static int io_queue_link_head(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2398                               struct sqe_submit *s, struct io_kiocb *shadow)
2399 {
2400         int ret;
2401         int need_submit = false;
2402
2403         if (!shadow)
2404                 return io_queue_sqe(ctx, req, s);
2405
2406         /*
2407          * Mark the first IO in link list as DRAIN, let all the following
2408          * IOs enter the defer list. all IO needs to be completed before link
2409          * list.
2410          */
2411         req->flags |= REQ_F_IO_DRAIN;
2412         ret = io_req_defer(ctx, req, s->sqe);
2413         if (ret) {
2414                 if (ret != -EIOCBQUEUED) {
2415                         io_free_req(req);
2416                         io_cqring_add_event(ctx, s->sqe->user_data, ret);
2417                         return 0;
2418                 }
2419         } else {
2420                 /*
2421                  * If ret == 0 means that all IOs in front of link io are
2422                  * running done. let's queue link head.
2423                  */
2424                 need_submit = true;
2425         }
2426
2427         /* Insert shadow req to defer_list, blocking next IOs */
2428         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
2429         list_add_tail(&shadow->list, &ctx->defer_list);
2430         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
2431
2432         if (need_submit)
2433                 return __io_queue_sqe(ctx, req, s);
2434
2435         return 0;
2436 }
2437
2438 #define SQE_VALID_FLAGS (IOSQE_FIXED_FILE|IOSQE_IO_DRAIN|IOSQE_IO_LINK)
2439
2440 static void io_submit_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *s,
2441                           struct io_submit_state *state, struct io_kiocb **link)
2442 {
2443         struct io_uring_sqe *sqe_copy;
2444         struct io_kiocb *req;
2445         int ret;
2446
2447         /* enforce forwards compatibility on users */
2448         if (unlikely(s->sqe->flags & ~SQE_VALID_FLAGS)) {
2449                 ret = -EINVAL;
2450                 goto err;
2451         }
2452
2453         req = io_get_req(ctx, state);
2454         if (unlikely(!req)) {
2455                 ret = -EAGAIN;
2456                 goto err;
2457         }
2458
2459         ret = io_req_set_file(ctx, s, state, req);
2460         if (unlikely(ret)) {
2461 err_req:
2462                 io_free_req(req);
2463 err:
2464                 io_cqring_add_event(ctx, s->sqe->user_data, ret);
2465                 return;
2466         }
2467
2468         req->user_data = s->sqe->user_data;
2469
2470         /*
2471          * If we already have a head request, queue this one for async
2472          * submittal once the head completes. If we don't have a head but
2473          * IOSQE_IO_LINK is set in the sqe, start a new head. This one will be
2474          * submitted sync once the chain is complete. If none of those
2475          * conditions are true (normal request), then just queue it.
2476          */
2477         if (*link) {
2478                 struct io_kiocb *prev = *link;
2479
2480                 sqe_copy = kmemdup(s->sqe, sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
2481                 if (!sqe_copy) {
2482                         ret = -EAGAIN;
2483                         goto err_req;
2484                 }
2485
2486                 s->sqe = sqe_copy;
2487                 memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
2488                 list_add_tail(&req->list, &prev->link_list);
2489         } else if (s->sqe->flags & IOSQE_IO_LINK) {
2490                 req->flags |= REQ_F_LINK;
2491
2492                 memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
2493                 INIT_LIST_HEAD(&req->link_list);
2494                 *link = req;
2495         } else {
2496                 io_queue_sqe(ctx, req, s);
2497         }
2498 }
2499
2500 /*
2501  * Batched submission is done, ensure local IO is flushed out.
2502  */
2503 static void io_submit_state_end(struct io_submit_state *state)
2504 {
2505         blk_finish_plug(&state->plug);
2506         io_file_put(state);
2507         if (state->free_reqs)
2508                 kmem_cache_free_bulk(req_cachep, state->free_reqs,
2509                                         &state->reqs[state->cur_req]);
2510 }
2511
2512 /*
2513  * Start submission side cache.
2514  */
2515 static void io_submit_state_start(struct io_submit_state *state,
2516                                   struct io_ring_ctx *ctx, unsigned max_ios)
2517 {
2518         blk_start_plug(&state->plug);
2519         state->free_reqs = 0;
2520         state->file = NULL;
2521         state->ios_left = max_ios;
2522 }
2523
2524 static void io_commit_sqring(struct io_ring_ctx *ctx)
2525 {
2526         struct io_rings *rings = ctx->rings;
2527
2528         if (ctx->cached_sq_head != READ_ONCE(rings->sq.head)) {
2529                 /*
2530                  * Ensure any loads from the SQEs are done at this point,
2531                  * since once we write the new head, the application could
2532                  * write new data to them.
2533                  */
2534                 smp_store_release(&rings->sq.head, ctx->cached_sq_head);
2535         }
2536 }
2537
2538 /*
2539  * Fetch an sqe, if one is available. Note that s->sqe will point to memory
2540  * that is mapped by userspace. This means that care needs to be taken to
2541  * ensure that reads are stable, as we cannot rely on userspace always
2542  * being a good citizen. If members of the sqe are validated and then later
2543  * used, it's important that those reads are done through READ_ONCE() to
2544  * prevent a re-load down the line.
2545  */
2546 static bool io_get_sqring(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *s)
2547 {
2548         struct io_rings *rings = ctx->rings;
2549         u32 *sq_array = ctx->sq_array;
2550         unsigned head;
2551
2552         /*
2553          * The cached sq head (or cq tail) serves two purposes:
2554          *
2555          * 1) allows us to batch the cost of updating the user visible
2556          *    head updates.
2557          * 2) allows the kernel side to track the head on its own, even
2558          *    though the application is the one updating it.
2559          */
2560         head = ctx->cached_sq_head;
2561         /* make sure SQ entry isn't read before tail */
2562         if (head == smp_load_acquire(&rings->sq.tail))
2563                 return false;
2564
2565         head = READ_ONCE(sq_array[head & ctx->sq_mask]);
2566         if (head < ctx->sq_entries) {
2567                 s->index = head;
2568                 s->sqe = &ctx->sq_sqes[head];
2569                 s->sequence = ctx->cached_sq_head;
2570                 ctx->cached_sq_head++;
2571                 return true;
2572         }
2573
2574         /* drop invalid entries */
2575         ctx->cached_sq_head++;
2576         ctx->cached_sq_dropped++;
2577         WRITE_ONCE(rings->sq_dropped, ctx->cached_sq_dropped);
2578         return false;
2579 }
2580
2581 static int io_submit_sqes(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int nr,
2582                           bool has_user, bool mm_fault)
2583 {
2584         struct io_submit_state state, *statep = NULL;
2585         struct io_kiocb *link = NULL;
2586         struct io_kiocb *shadow_req = NULL;
2587         bool prev_was_link = false;
2588         int i, submitted = 0;
2589
2590         if (nr > IO_PLUG_THRESHOLD) {
2591                 io_submit_state_start(&state, ctx, nr);
2592                 statep = &state;
2593         }
2594
2595         for (i = 0; i < nr; i++) {
2596                 struct sqe_submit s;
2597
2598                 if (!io_get_sqring(ctx, &s))
2599                         break;
2600
2601                 /*
2602                  * If previous wasn't linked and we have a linked command,
2603                  * that's the end of the chain. Submit the previous link.
2604                  */
2605                 if (!prev_was_link && link) {
2606                         io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req);
2607                         link = NULL;
2608                         shadow_req = NULL;
2609                 }
2610                 prev_was_link = (s.sqe->flags & IOSQE_IO_LINK) != 0;
2611
2612                 if (link && (s.sqe->flags & IOSQE_IO_DRAIN)) {
2613                         if (!shadow_req) {
2614                                 shadow_req = io_get_req(ctx, NULL);
2615                                 if (unlikely(!shadow_req))
2616                                         goto out;
2617                                 shadow_req->flags |= (REQ_F_IO_DRAIN | REQ_F_SHADOW_DRAIN);
2618                                 refcount_dec(&shadow_req->refs);
2619                         }
2620                         shadow_req->sequence = s.sequence;
2621                 }
2622
2623 out:
2624                 if (unlikely(mm_fault)) {
2625                         io_cqring_add_event(ctx, s.sqe->user_data,
2626                                                 -EFAULT);
2627                 } else {
2628                         s.has_user = has_user;
2629                         s.needs_lock = true;
2630                         s.needs_fixed_file = true;
2631                         io_submit_sqe(ctx, &s, statep, &link);
2632                         submitted++;
2633                 }
2634         }
2635
2636         if (link)
2637                 io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req);
2638         if (statep)
2639                 io_submit_state_end(&state);
2640
2641         return submitted;
2642 }
2643
2644 static int io_sq_thread(void *data)
2645 {
2646         struct io_ring_ctx *ctx = data;
2647         struct mm_struct *cur_mm = NULL;
2648         mm_segment_t old_fs;
2649         DEFINE_WAIT(wait);
2650         unsigned inflight;
2651         unsigned long timeout;
2652
2653         complete(&ctx->sqo_thread_started);
2654
2655         old_fs = get_fs();
2656         set_fs(USER_DS);
2657
2658         timeout = inflight = 0;
2659         while (!kthread_should_park()) {
2660                 bool mm_fault = false;
2661                 unsigned int to_submit;
2662
2663                 if (inflight) {
2664                         unsigned nr_events = 0;
2665
2666                         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
2667                                 /*
2668                                  * inflight is the count of the maximum possible
2669                                  * entries we submitted, but it can be smaller
2670                                  * if we dropped some of them. If we don't have
2671                                  * poll entries available, then we know that we
2672                                  * have nothing left to poll for. Reset the
2673                                  * inflight count to zero in that case.
2674                                  */
2675                                 mutex_lock(&ctx->uring_lock);
2676                                 if (!list_empty(&ctx->poll_list))
2677                                         __io_iopoll_check(ctx, &nr_events, 0);
2678                                 else
2679                                         inflight = 0;
2680                                 mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
2681                         } else {
2682                                 /*
2683                                  * Normal IO, just pretend everything completed.
2684                                  * We don't have to poll completions for that.
2685                                  */
2686                                 nr_events = inflight;
2687                         }
2688
2689                         inflight -= nr_events;
2690                         if (!inflight)
2691                                 timeout = jiffies + ctx->sq_thread_idle;
2692                 }
2693
2694                 to_submit = io_sqring_entries(ctx);
2695                 if (!to_submit) {
2696                         /*
2697                          * We're polling. If we're within the defined idle
2698                          * period, then let us spin without work before going
2699                          * to sleep.
2700                          */
2701                         if (inflight || !time_after(jiffies, timeout)) {
2702                                 cond_resched();
2703                                 continue;
2704                         }
2705
2706                         /*
2707                          * Drop cur_mm before scheduling, we can't hold it for
2708                          * long periods (or over schedule()). Do this before
2709                          * adding ourselves to the waitqueue, as the unuse/drop
2710                          * may sleep.
2711                          */
2712                         if (cur_mm) {
2713                                 unuse_mm(cur_mm);
2714                                 mmput(cur_mm);
2715                                 cur_mm = NULL;
2716                         }
2717
2718                         prepare_to_wait(&ctx->sqo_wait, &wait,
2719                                                 TASK_INTERRUPTIBLE);
2720
2721                         /* Tell userspace we may need a wakeup call */
2722                         ctx->rings->sq_flags |= IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
2723                         /* make sure to read SQ tail after writing flags */
2724                         smp_mb();
2725
2726                         to_submit = io_sqring_entries(ctx);
2727                         if (!to_submit) {
2728                                 if (kthread_should_park()) {
2729                                         finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
2730                                         break;
2731                                 }
2732                                 if (signal_pending(current))
2733                                         flush_signals(current);
2734                                 schedule();
2735                                 finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
2736
2737                                 ctx->rings->sq_flags &= ~IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
2738                                 continue;
2739                         }
2740                         finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
2741
2742                         ctx->rings->sq_flags &= ~IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
2743                 }
2744
2745                 /* Unless all new commands are FIXED regions, grab mm */
2746                 if (!cur_mm) {
2747                         mm_fault = !mmget_not_zero(ctx->sqo_mm);
2748                         if (!mm_fault) {
2749                                 use_mm(ctx->sqo_mm);
2750                                 cur_mm = ctx->sqo_mm;
2751                         }
2752                 }
2753
2754                 to_submit = min(to_submit, ctx->sq_entries);
2755                 inflight += io_submit_sqes(ctx, to_submit, cur_mm != NULL,
2756                                            mm_fault);
2757
2758                 /* Commit SQ ring head once we've consumed all SQEs */
2759                 io_commit_sqring(ctx);
2760         }
2761
2762         set_fs(old_fs);
2763         if (cur_mm) {
2764                 unuse_mm(cur_mm);
2765                 mmput(cur_mm);
2766         }
2767
2768         kthread_parkme();
2769
2770         return 0;
2771 }
2772
2773 static int io_ring_submit(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int to_submit)
2774 {
2775         struct io_submit_state state, *statep = NULL;
2776         struct io_kiocb *link = NULL;
2777         struct io_kiocb *shadow_req = NULL;
2778         bool prev_was_link = false;
2779         int i, submit = 0;
2780
2781         if (to_submit > IO_PLUG_THRESHOLD) {
2782                 io_submit_state_start(&state, ctx, to_submit);
2783                 statep = &state;
2784         }
2785
2786         for (i = 0; i < to_submit; i++) {
2787                 struct sqe_submit s;
2788
2789                 if (!io_get_sqring(ctx, &s))
2790                         break;
2791
2792                 /*
2793                  * If previous wasn't linked and we have a linked command,
2794                  * that's the end of the chain. Submit the previous link.
2795                  */
2796                 if (!prev_was_link && link) {
2797                         io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req);
2798                         link = NULL;
2799                         shadow_req = NULL;
2800                 }
2801                 prev_was_link = (s.sqe->flags & IOSQE_IO_LINK) != 0;
2802
2803                 if (link && (s.sqe->flags & IOSQE_IO_DRAIN)) {
2804                         if (!shadow_req) {
2805                                 shadow_req = io_get_req(ctx, NULL);
2806                                 if (unlikely(!shadow_req))
2807                                         goto out;
2808                                 shadow_req->flags |= (REQ_F_IO_DRAIN | REQ_F_SHADOW_DRAIN);
2809                                 refcount_dec(&shadow_req->refs);
2810                         }
2811                         shadow_req->sequence = s.sequence;
2812                 }
2813
2814 out:
2815                 s.has_user = true;
2816                 s.needs_lock = false;
2817                 s.needs_fixed_file = false;
2818                 submit++;
2819                 io_submit_sqe(ctx, &s, statep, &link);
2820         }
2821
2822         if (link)
2823                 io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req);
2824         if (statep)
2825                 io_submit_state_end(statep);
2826
2827         io_commit_sqring(ctx);
2828
2829         return submit;
2830 }
2831
2832 struct io_wait_queue {
2833         struct wait_queue_entry wq;
2834         struct io_ring_ctx *ctx;
2835         unsigned to_wait;
2836         unsigned nr_timeouts;
2837 };
2838
2839 static inline bool io_should_wake(struct io_wait_queue *iowq)
2840 {
2841         struct io_ring_ctx *ctx = iowq->ctx;
2842
2843         /*
2844          * Wake up if we have enough events, or if a timeout occured since we
2845          * started waiting. For timeouts, we always want to return to userspace,
2846          * regardless of event count.
2847          */
2848         return io_cqring_events(ctx->rings) >= iowq->to_wait ||
2849                         atomic_read(&ctx->cq_timeouts) != iowq->nr_timeouts;
2850 }
2851
2852 static int io_wake_function(struct wait_queue_entry *curr, unsigned int mode,
2853                             int wake_flags, void *key)
2854 {
2855         struct io_wait_queue *iowq = container_of(curr, struct io_wait_queue,
2856                                                         wq);
2857
2858         if (!io_should_wake(iowq))
2859                 return -1;
2860
2861         return autoremove_wake_function(curr, mode, wake_flags, key);
2862 }
2863
2864 /*
2865  * Wait until events become available, if we don't already have some. The
2866  * application must reap them itself, as they reside on the shared cq ring.
2867  */
2868 static int io_cqring_wait(struct io_ring_ctx *ctx, int min_events,
2869                           const sigset_t __user *sig, size_t sigsz)
2870 {
2871         struct io_wait_queue iowq = {
2872                 .wq = {
2873                         .private        = current,
2874                         .func           = io_wake_function,
2875                         .entry          = LIST_HEAD_INIT(iowq.wq.entry),
2876                 },
2877                 .ctx            = ctx,
2878                 .to_wait        = min_events,
2879         };
2880         struct io_rings *rings = ctx->rings;
2881         int ret;
2882
2883         if (io_cqring_events(rings) >= min_events)
2884                 return 0;
2885
2886         if (sig) {
2887 #ifdef CONFIG_COMPAT
2888                 if (in_compat_syscall())
2889                         ret = set_compat_user_sigmask((const compat_sigset_t __user *)sig,
2890                                                       sigsz);
2891                 else
2892 #endif
2893                         ret = set_user_sigmask(sig, sigsz);
2894
2895                 if (ret)
2896                         return ret;
2897         }
2898
2899         ret = 0;
2900         iowq.nr_timeouts = atomic_read(&ctx->cq_timeouts);
2901         do {
2902                 prepare_to_wait_exclusive(&ctx->wait, &iowq.wq,
2903                                                 TASK_INTERRUPTIBLE);
2904                 if (io_should_wake(&iowq))
2905                         break;
2906                 schedule();
2907                 if (signal_pending(current)) {
2908                         ret = -ERESTARTSYS;
2909                         break;
2910                 }
2911         } while (1);
2912         finish_wait(&ctx->wait, &iowq.wq);
2913
2914         restore_saved_sigmask_unless(ret == -ERESTARTSYS);
2915         if (ret == -ERESTARTSYS)
2916                 ret = -EINTR;
2917
2918         return READ_ONCE(rings->cq.head) == READ_ONCE(rings->cq.tail) ? ret : 0;
2919 }
2920
2921 static void __io_sqe_files_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
2922 {
2923 #if defined(CONFIG_UNIX)
2924         if (ctx->ring_sock) {
2925                 struct sock *sock = ctx->ring_sock->sk;
2926                 struct sk_buff *skb;
2927
2928                 while ((skb = skb_dequeue(&sock->sk_receive_queue)) != NULL)
2929                         kfree_skb(skb);
2930         }
2931 #else
2932         int i;
2933
2934         for (i = 0; i < ctx->nr_user_files; i++)
2935                 fput(ctx->user_files[i]);
2936 #endif
2937 }
2938
2939 static int io_sqe_files_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
2940 {
2941         if (!ctx->user_files)
2942                 return -ENXIO;
2943
2944         __io_sqe_files_unregister(ctx);
2945         kfree(ctx->user_files);
2946         ctx->user_files = NULL;
2947         ctx->nr_user_files = 0;
2948         return 0;
2949 }
2950
2951 static void io_sq_thread_stop(struct io_ring_ctx *ctx)
2952 {
2953         if (ctx->sqo_thread) {
2954                 wait_for_completion(&ctx->sqo_thread_started);
2955                 /*
2956                  * The park is a bit of a work-around, without it we get
2957                  * warning spews on shutdown with SQPOLL set and affinity
2958                  * set to a single CPU.
2959                  */
2960                 kthread_park(ctx->sqo_thread);
2961                 kthread_stop(ctx->sqo_thread);
2962                 ctx->sqo_thread = NULL;
2963         }
2964 }
2965
2966 static void io_finish_async(struct io_ring_ctx *ctx)
2967 {
2968         int i;
2969
2970         io_sq_thread_stop(ctx);
2971
2972         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ctx->sqo_wq); i++) {
2973                 if (ctx->sqo_wq[i]) {
2974                         destroy_workqueue(ctx->sqo_wq[i]);
2975                         ctx->sqo_wq[i] = NULL;
2976                 }
2977         }
2978 }
2979
2980 #if defined(CONFIG_UNIX)
2981 static void io_destruct_skb(struct sk_buff *skb)
2982 {
2983         struct io_ring_ctx *ctx = skb->sk->sk_user_data;
2984         int i;
2985
2986         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ctx->sqo_wq); i++)
2987                 if (ctx->sqo_wq[i])
2988                         flush_workqueue(ctx->sqo_wq[i]);
2989
2990         unix_destruct_scm(skb);
2991 }
2992
2993 /*
2994  * Ensure the UNIX gc is aware of our file set, so we are certain that
2995  * the io_uring can be safely unregistered on process exit, even if we have
2996  * loops in the file referencing.
2997  */
2998 static int __io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx, int nr, int offset)
2999 {
3000         struct sock *sk = ctx->ring_sock->sk;
3001         struct scm_fp_list *fpl;
3002         struct sk_buff *skb;
3003         int i;
3004
3005         if (!capable(CAP_SYS_RESOURCE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
3006                 unsigned long inflight = ctx->user->unix_inflight + nr;
3007
3008                 if (inflight > task_rlimit(current, RLIMIT_NOFILE))
3009                         return -EMFILE;
3010         }
3011
3012         fpl = kzalloc(sizeof(*fpl), GFP_KERNEL);
3013         if (!fpl)
3014                 return -ENOMEM;
3015
3016         skb = alloc_skb(0, GFP_KERNEL);
3017         if (!skb) {
3018                 kfree(fpl);
3019                 return -ENOMEM;
3020         }
3021
3022         skb->sk = sk;
3023         skb->destructor = io_destruct_skb;
3024
3025         fpl->user = get_uid(ctx->user);
3026         for (i = 0; i < nr; i++) {
3027                 fpl->fp[i] = get_file(ctx->user_files[i + offset]);
3028                 unix_inflight(fpl->user, fpl->fp[i]);
3029         }
3030
3031         fpl->max = fpl->count = nr;
3032         UNIXCB(skb).fp = fpl;
3033         refcount_add(skb->truesize, &sk->sk_wmem_alloc);
3034         skb_queue_head(&sk->sk_receive_queue, skb);
3035
3036         for (i = 0; i < nr; i++)
3037                 fput(fpl->fp[i]);
3038
3039         return 0;
3040 }
3041
3042 /*
3043  * If UNIX sockets are enabled, fd passing can cause a reference cycle which
3044  * causes regular reference counting to break down. We rely on the UNIX
3045  * garbage collection to take care of this problem for us.
3046  */
3047 static int io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx)
3048 {
3049         unsigned left, total;
3050         int ret = 0;
3051
3052         total = 0;
3053         left = ctx->nr_user_files;
3054         while (left) {
3055                 unsigned this_files = min_t(unsigned, left, SCM_MAX_FD);
3056
3057                 ret = __io_sqe_files_scm(ctx, this_files, total);
3058                 if (ret)
3059                         break;
3060                 left -= this_files;
3061                 total += this_files;
3062         }
3063
3064         if (!ret)
3065                 return 0;
3066
3067         while (total < ctx->nr_user_files) {
3068                 fput(ctx->user_files[total]);
3069                 total++;
3070         }
3071
3072         return ret;
3073 }
3074 #else
3075 static int io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx)
3076 {
3077         return 0;
3078 }
3079 #endif
3080
3081 static int io_sqe_files_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg,
3082                                  unsigned nr_args)
3083 {
3084         __s32 __user *fds = (__s32 __user *) arg;
3085         int fd, ret = 0;
3086         unsigned i;
3087
3088         if (ctx->user_files)
3089                 return -EBUSY;
3090         if (!nr_args)
3091                 return -EINVAL;
3092         if (nr_args > IORING_MAX_FIXED_FILES)
3093                 return -EMFILE;
3094
3095         ctx->user_files = kcalloc(nr_args, sizeof(struct file *), GFP_KERNEL);
3096         if (!ctx->user_files)
3097                 return -ENOMEM;
3098
3099         for (i = 0; i < nr_args; i++) {
3100                 ret = -EFAULT;
3101                 if (copy_from_user(&fd, &fds[i], sizeof(fd)))
3102                         break;
3103
3104                 ctx->user_files[i] = fget(fd);
3105
3106                 ret = -EBADF;
3107                 if (!ctx->user_files[i])
3108                         break;
3109                 /*
3110                  * Don't allow io_uring instances to be registered. If UNIX
3111                  * isn't enabled, then this causes a reference cycle and this
3112                  * instance can never get freed. If UNIX is enabled we'll
3113                  * handle it just fine, but there's still no point in allowing
3114                  * a ring fd as it doesn't support regular read/write anyway.
3115                  */
3116                 if (ctx->user_files[i]->f_op == &io_uring_fops) {
3117                         fput(ctx->user_files[i]);
3118                         break;
3119                 }
3120                 ctx->nr_user_files++;
3121                 ret = 0;
3122         }
3123
3124         if (ret) {
3125                 for (i = 0; i < ctx->nr_user_files; i++)
3126                         fput(ctx->user_files[i]);
3127
3128                 kfree(ctx->user_files);
3129                 ctx->user_files = NULL;
3130                 ctx->nr_user_files = 0;
3131                 return ret;
3132         }
3133
3134         ret = io_sqe_files_scm(ctx);
3135         if (ret)
3136                 io_sqe_files_unregister(ctx);
3137
3138         return ret;
3139 }
3140
3141 static int io_sq_offload_start(struct io_ring_ctx *ctx,
3142                                struct io_uring_params *p)
3143 {
3144         int ret;
3145
3146         init_waitqueue_head(&ctx->sqo_wait);
3147         mmgrab(current->mm);
3148         ctx->sqo_mm = current->mm;
3149
3150         if (ctx->flags & IORING_SETUP_SQPOLL) {
3151                 ret = -EPERM;
3152                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
3153                         goto err;
3154
3155                 ctx->sq_thread_idle = msecs_to_jiffies(p->sq_thread_idle);
3156                 if (!ctx->sq_thread_idle)
3157                         ctx->sq_thread_idle = HZ;
3158
3159                 if (p->flags & IORING_SETUP_SQ_AFF) {
3160                         int cpu = p->sq_thread_cpu;
3161
3162                         ret = -EINVAL;
3163                         if (cpu >= nr_cpu_ids)
3164                                 goto err;
3165                         if (!cpu_online(cpu))
3166                                 goto err;
3167
3168                         ctx->sqo_thread = kthread_create_on_cpu(io_sq_thread,
3169                                                         ctx, cpu,
3170                                                         "io_uring-sq");
3171                 } else {
3172                         ctx->sqo_thread = kthread_create(io_sq_thread, ctx,
3173                                                         "io_uring-sq");
3174                 }
3175                 if (IS_ERR(ctx->sqo_thread)) {
3176                         ret = PTR_ERR(ctx->sqo_thread);
3177                         ctx->sqo_thread = NULL;
3178                         goto err;
3179                 }
3180                 wake_up_process(ctx->sqo_thread);
3181         } else if (p->flags & IORING_SETUP_SQ_AFF) {
3182                 /* Can't have SQ_AFF without SQPOLL */
3183                 ret = -EINVAL;
3184                 goto err;
3185         }
3186
3187         /* Do QD, or 2 * CPUS, whatever is smallest */
3188         ctx->sqo_wq[0] = alloc_workqueue("io_ring-wq",
3189                         WQ_UNBOUND | WQ_FREEZABLE,
3190                         min(ctx->sq_entries - 1, 2 * num_online_cpus()));
3191         if (!ctx->sqo_wq[0]) {
3192                 ret = -ENOMEM;
3193                 goto err;
3194         }
3195
3196         /*
3197          * This is for buffered writes, where we want to limit the parallelism
3198          * due to file locking in file systems. As "normal" buffered writes
3199          * should parellelize on writeout quite nicely, limit us to having 2
3200          * pending. This avoids massive contention on the inode when doing
3201          * buffered async writes.
3202          */
3203         ctx->sqo_wq[1] = alloc_workqueue("io_ring-write-wq",
3204                                                 WQ_UNBOUND | WQ_FREEZABLE, 2);
3205         if (!ctx->sqo_wq[1]) {
3206                 ret = -ENOMEM;
3207                 goto err;
3208         }
3209
3210         return 0;
3211 err:
3212         io_finish_async(ctx);
3213         mmdrop(ctx->sqo_mm);
3214         ctx->sqo_mm = NULL;
3215         return ret;
3216 }
3217
3218 static void io_unaccount_mem(struct user_struct *user, unsigned long nr_pages)
3219 {
3220         atomic_long_sub(nr_pages, &user->locked_vm);
3221 }
3222
3223 static int io_account_mem(struct user_struct *user, unsigned long nr_pages)
3224 {
3225         unsigned long page_limit, cur_pages, new_pages;
3226
3227         /* Don't allow more pages than we can safely lock */
3228         page_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
3229
3230         do {
3231                 cur_pages = atomic_long_read(&user->locked_vm);
3232                 new_pages = cur_pages + nr_pages;
3233                 if (new_pages > page_limit)
3234                         return -ENOMEM;
3235         } while (atomic_long_cmpxchg(&user->locked_vm, cur_pages,
3236                                         new_pages) != cur_pages);
3237
3238         return 0;
3239 }
3240
3241 static void io_mem_free(void *ptr)
3242 {
3243         struct page *page;
3244
3245         if (!ptr)
3246                 return;
3247
3248         page = virt_to_head_page(ptr);
3249         if (put_page_testzero(page))
3250                 free_compound_page(page);
3251 }
3252
3253 static void *io_mem_alloc(size_t size)
3254 {
3255         gfp_t gfp_flags = GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | __GFP_NOWARN | __GFP_COMP |
3256                                 __GFP_NORETRY;
3257
3258         return (void *) __get_free_pages(gfp_flags, get_order(size));
3259 }
3260
3261 static unsigned long rings_size(unsigned sq_entries, unsigned cq_entries,
3262                                 size_t *sq_offset)
3263 {
3264         struct io_rings *rings;
3265         size_t off, sq_array_size;
3266
3267         off = struct_size(rings, cqes, cq_entries);
3268         if (off == SIZE_MAX)
3269                 return SIZE_MAX;
3270
3271 #ifdef CONFIG_SMP
3272         off = ALIGN(off, SMP_CACHE_BYTES);
3273         if (off == 0)
3274                 return SIZE_MAX;
3275 #endif
3276
3277         sq_array_size = array_size(sizeof(u32), sq_entries);
3278         if (sq_array_size == SIZE_MAX)
3279                 return SIZE_MAX;
3280
3281         if (check_add_overflow(off, sq_array_size, &off))
3282                 return SIZE_MAX;
3283
3284         if (sq_offset)
3285                 *sq_offset = off;
3286
3287         return off;
3288 }
3289
3290 static unsigned long ring_pages(unsigned sq_entries, unsigned cq_entries)
3291 {
3292         size_t pages;
3293
3294         pages = (size_t)1 << get_order(
3295                 rings_size(sq_entries, cq_entries, NULL));
3296         pages += (size_t)1 << get_order(
3297                 array_size(sizeof(struct io_uring_sqe), sq_entries));
3298
3299         return pages;
3300 }
3301
3302 static int io_sqe_buffer_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
3303 {
3304         int i, j;
3305
3306         if (!ctx->user_bufs)
3307                 return -ENXIO;
3308
3309         for (i = 0; i < ctx->nr_user_bufs; i++) {
3310                 struct io_mapped_ubuf *imu = &ctx->user_bufs[i];
3311
3312                 for (j = 0; j < imu->nr_bvecs; j++)
3313                         put_user_page(imu->bvec[j].bv_page);
3314
3315                 if (ctx->account_mem)
3316                         io_unaccount_mem(ctx->user, imu->nr_bvecs);
3317                 kvfree(imu->bvec);
3318                 imu->nr_bvecs = 0;
3319         }
3320
3321         kfree(ctx->user_bufs);
3322         ctx->user_bufs = NULL;
3323         ctx->nr_user_bufs = 0;
3324         return 0;
3325 }
3326
3327 static int io_copy_iov(struct io_ring_ctx *ctx, struct iovec *dst,
3328                        void __user *arg, unsigned index)
3329 {
3330         struct iovec __user *src;
3331
3332 #ifdef CONFIG_COMPAT
3333         if (ctx->compat) {
3334                 struct compat_iovec __user *ciovs;
3335                 struct compat_iovec ciov;
3336
3337                 ciovs = (struct compat_iovec __user *) arg;
3338                 if (copy_from_user(&ciov, &ciovs[index], sizeof(ciov)))
3339                         return -EFAULT;
3340
3341                 dst->iov_base = (void __user *) (unsigned long) ciov.iov_base;
3342                 dst->iov_len = ciov.iov_len;
3343                 return 0;
3344         }
3345 #endif
3346         src = (struct iovec __user *) arg;
3347         if (copy_from_user(dst, &src[index], sizeof(*dst)))
3348                 return -EFAULT;
3349         return 0;
3350 }
3351
3352 static int io_sqe_buffer_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg,
3353                                   unsigned nr_args)
3354 {
3355         struct vm_area_struct **vmas = NULL;
3356         struct page **pages = NULL;
3357         int i, j, got_pages = 0;
3358         int ret = -EINVAL;
3359
3360         if (ctx->user_bufs)
3361                 return -EBUSY;
3362         if (!nr_args || nr_args > UIO_MAXIOV)
3363                 return -EINVAL;
3364
3365         ctx->user_bufs = kcalloc(nr_args, sizeof(struct io_mapped_ubuf),
3366                                         GFP_KERNEL);
3367         if (!ctx->user_bufs)
3368                 return -ENOMEM;
3369
3370         for (i = 0; i < nr_args; i++) {
3371                 struct io_mapped_ubuf *imu = &ctx->user_bufs[i];
3372                 unsigned long off, start, end, ubuf;
3373                 int pret, nr_pages;
3374                 struct iovec iov;
3375                 size_t size;
3376
3377                 ret = io_copy_iov(ctx, &iov, arg, i);
3378                 if (ret)
3379                         goto err;
3380
3381                 /*
3382                  * Don't impose further limits on the size and buffer
3383                  * constraints here, we'll -EINVAL later when IO is
3384                  * submitted if they are wrong.
3385                  */
3386                 ret = -EFAULT;
3387                 if (!iov.iov_base || !iov.iov_len)
3388                         goto err;
3389
3390                 /* arbitrary limit, but we need something */
3391                 if (iov.iov_len > SZ_1G)
3392                         goto err;
3393
3394                 ubuf = (unsigned long) iov.iov_base;
3395                 end = (ubuf + iov.iov_len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3396                 start = ubuf >> PAGE_SHIFT;
3397                 nr_pages = end - start;
3398
3399                 if (ctx->account_mem) {
3400                         ret = io_account_mem(ctx->user, nr_pages);
3401                         if (ret)
3402                                 goto err;
3403                 }
3404
3405                 ret = 0;
3406                 if (!pages || nr_pages > got_pages) {
3407                         kfree(vmas);
3408                         kfree(pages);
3409                         pages = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct page *),
3410                                                 GFP_KERNEL);
3411                         vmas = kvmalloc_array(nr_pages,
3412                                         sizeof(struct vm_area_struct *),
3413                                         GFP_KERNEL);
3414                         if (!pages || !vmas) {
3415                                 ret = -ENOMEM;
3416                                 if (ctx->account_mem)
3417                                         io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
3418                                 goto err;
3419                         }
3420                         got_pages = nr_pages;
3421                 }
3422
3423                 imu->bvec = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct bio_vec),
3424                                                 GFP_KERNEL);
3425                 ret = -ENOMEM;
3426                 if (!imu->bvec) {
3427                         if (ctx->account_mem)
3428                                 io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
3429                         goto err;
3430                 }
3431
3432                 ret = 0;
3433                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
3434                 pret = get_user_pages(ubuf, nr_pages,
3435                                       FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM,
3436                                       pages, vmas);
3437                 if (pret == nr_pages) {
3438                         /* don't support file backed memory */
3439                         for (j = 0; j < nr_pages; j++) {
3440                                 struct vm_area_struct *vma = vmas[j];
3441
3442                                 if (vma->vm_file &&
3443                                     !is_file_hugepages(vma->vm_file)) {
3444                                         ret = -EOPNOTSUPP;
3445                                         break;
3446                                 }
3447                         }
3448                 } else {
3449                         ret = pret < 0 ? pret : -EFAULT;
3450                 }
3451                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
3452                 if (ret) {
3453                         /*
3454                          * if we did partial map, or found file backed vmas,
3455                          * release any pages we did get
3456                          */
3457                         if (pret > 0)
3458                                 put_user_pages(pages, pret);
3459                         if (ctx->account_mem)
3460                                 io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
3461                         kvfree(imu->bvec);
3462                         goto err;
3463                 }
3464
3465                 off = ubuf & ~PAGE_MASK;
3466                 size = iov.iov_len;
3467                 for (j = 0; j < nr_pages; j++) {
3468                         size_t vec_len;
3469
3470                         vec_len = min_t(size_t, size, PAGE_SIZE - off);
3471                         imu->bvec[j].bv_page = pages[j];
3472                         imu->bvec[j].bv_len = vec_len;
3473                         imu->bvec[j].bv_offset = off;
3474                         off = 0;
3475                         size -= vec_len;
3476                 }
3477                 /* store original address for later verification */
3478                 imu->ubuf = ubuf;
3479                 imu->len = iov.iov_len;
3480                 imu->nr_bvecs = nr_pages;
3481
3482                 ctx->nr_user_bufs++;
3483         }
3484         kvfree(pages);
3485         kvfree(vmas);
3486         return 0;
3487 err:
3488         kvfree(pages);
3489         kvfree(vmas);
3490         io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3491         return ret;
3492 }
3493
3494 static int io_eventfd_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg)
3495 {
3496         __s32 __user *fds = arg;
3497         int fd;
3498
3499         if (ctx->cq_ev_fd)
3500                 return -EBUSY;
3501
3502         if (copy_from_user(&fd, fds, sizeof(*fds)))
3503                 return -EFAULT;
3504
3505         ctx->cq_ev_fd = eventfd_ctx_fdget(fd);
3506         if (IS_ERR(ctx->cq_ev_fd)) {
3507                 int ret = PTR_ERR(ctx->cq_ev_fd);
3508                 ctx->cq_ev_fd = NULL;
3509                 return ret;
3510         }
3511
3512         return 0;
3513 }
3514
3515 static int io_eventfd_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
3516 {
3517         if (ctx->cq_ev_fd) {
3518                 eventfd_ctx_put(ctx->cq_ev_fd);
3519                 ctx->cq_ev_fd = NULL;
3520                 return 0;
3521         }
3522
3523         return -ENXIO;
3524 }
3525
3526 static void io_ring_ctx_free(struct io_ring_ctx *ctx)
3527 {
3528         io_finish_async(ctx);
3529         if (ctx->sqo_mm)
3530                 mmdrop(ctx->sqo_mm);
3531
3532         io_iopoll_reap_events(ctx);
3533         io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3534         io_sqe_files_unregister(ctx);
3535         io_eventfd_unregister(ctx);
3536
3537 #if defined(CONFIG_UNIX)
3538         if (ctx->ring_sock) {
3539                 ctx->ring_sock->file = NULL; /* so that iput() is called */
3540                 sock_release(ctx->ring_sock);
3541         }
3542 #endif
3543
3544         io_mem_free(ctx->rings);
3545         io_mem_free(ctx->sq_sqes);
3546
3547         percpu_ref_exit(&ctx->refs);
3548         if (ctx->account_mem)
3549                 io_unaccount_mem(ctx->user,
3550                                 ring_pages(ctx->sq_entries, ctx->cq_entries));
3551         free_uid(ctx->user);
3552         kfree(ctx);
3553 }
3554
3555 static __poll_t io_uring_poll(struct file *file, poll_table *wait)
3556 {
3557         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3558         __poll_t mask = 0;
3559
3560         poll_wait(file, &ctx->cq_wait, wait);
3561         /*
3562          * synchronizes with barrier from wq_has_sleeper call in
3563          * io_commit_cqring
3564          */
3565         smp_rmb();
3566         if (READ_ONCE(ctx->rings->sq.tail) - ctx->cached_sq_head !=
3567             ctx->rings->sq_ring_entries)
3568                 mask |= EPOLLOUT | EPOLLWRNORM;
3569         if (READ_ONCE(ctx->rings->cq.head) != ctx->cached_cq_tail)
3570                 mask |= EPOLLIN | EPOLLRDNORM;
3571
3572         return mask;
3573 }
3574
3575 static int io_uring_fasync(int fd, struct file *file, int on)
3576 {
3577         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3578
3579         return fasync_helper(fd, file, on, &ctx->cq_fasync);
3580 }
3581
3582 static void io_ring_ctx_wait_and_kill(struct io_ring_ctx *ctx)
3583 {
3584         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3585         percpu_ref_kill(&ctx->refs);
3586         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3587
3588         io_kill_timeouts(ctx);
3589         io_poll_remove_all(ctx);
3590         io_iopoll_reap_events(ctx);
3591         wait_for_completion(&ctx->ctx_done);
3592         io_ring_ctx_free(ctx);
3593 }
3594
3595 static int io_uring_release(struct inode *inode, struct file *file)
3596 {
3597         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3598
3599         file->private_data = NULL;
3600         io_ring_ctx_wait_and_kill(ctx);
3601         return 0;
3602 }
3603
3604 static int io_uring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3605 {
3606         loff_t offset = (loff_t) vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
3607         unsigned long sz = vma->vm_end - vma->vm_start;
3608         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3609         unsigned long pfn;
3610         struct page *page;
3611         void *ptr;
3612
3613         switch (offset) {
3614         case IORING_OFF_SQ_RING:
3615         case IORING_OFF_CQ_RING:
3616                 ptr = ctx->rings;
3617                 break;
3618         case IORING_OFF_SQES:
3619                 ptr = ctx->sq_sqes;
3620                 break;
3621         default:
3622                 return -EINVAL;
3623         }
3624
3625         page = virt_to_head_page(ptr);
3626         if (sz > page_size(page))
3627                 return -EINVAL;
3628
3629         pfn = virt_to_phys(ptr) >> PAGE_SHIFT;
3630         return remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, sz, vma->vm_page_prot);
3631 }
3632
3633 SYSCALL_DEFINE6(io_uring_enter, unsigned int, fd, u32, to_submit,
3634                 u32, min_complete, u32, flags, const sigset_t __user *, sig,
3635                 size_t, sigsz)
3636 {
3637         struct io_ring_ctx *ctx;
3638         long ret = -EBADF;
3639         int submitted = 0;
3640         struct fd f;
3641
3642         if (flags & ~(IORING_ENTER_GETEVENTS | IORING_ENTER_SQ_WAKEUP))
3643                 return -EINVAL;
3644
3645         f = fdget(fd);
3646         if (!f.file)
3647                 return -EBADF;
3648
3649         ret = -EOPNOTSUPP;
3650         if (f.file->f_op != &io_uring_fops)
3651                 goto out_fput;
3652
3653         ret = -ENXIO;
3654         ctx = f.file->private_data;
3655         if (!percpu_ref_tryget(&ctx->refs))
3656                 goto out_fput;
3657
3658         /*
3659          * For SQ polling, the thread will do all submissions and completions.
3660          * Just return the requested submit count, and wake the thread if
3661          * we were asked to.
3662          */
3663         ret = 0;
3664         if (ctx->flags & IORING_SETUP_SQPOLL) {
3665                 if (flags & IORING_ENTER_SQ_WAKEUP)
3666                         wake_up(&ctx->sqo_wait);
3667                 submitted = to_submit;
3668         } else if (to_submit) {
3669                 to_submit = min(to_submit, ctx->sq_entries);
3670
3671                 mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3672                 submitted = io_ring_submit(ctx, to_submit);
3673                 mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3674         }
3675         if (flags & IORING_ENTER_GETEVENTS) {
3676                 unsigned nr_events = 0;
3677
3678                 min_complete = min(min_complete, ctx->cq_entries);
3679
3680                 if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
3681                         ret = io_iopoll_check(ctx, &nr_events, min_complete);
3682                 } else {
3683                         ret = io_cqring_wait(ctx, min_complete, sig, sigsz);
3684                 }
3685         }
3686
3687         percpu_ref_put(&ctx->refs);
3688 out_fput:
3689         fdput(f);
3690         return submitted ? submitted : ret;
3691 }
3692
3693 static const struct file_operations io_uring_fops = {
3694         .release        = io_uring_release,
3695         .mmap           = io_uring_mmap,
3696         .poll           = io_uring_poll,
3697         .fasync         = io_uring_fasync,
3698 };
3699
3700 static int io_allocate_scq_urings(struct io_ring_ctx *ctx,
3701                                   struct io_uring_params *p)
3702 {
3703         struct io_rings *rings;
3704         size_t size, sq_array_offset;
3705
3706         size = rings_size(p->sq_entries, p->cq_entries, &sq_array_offset);
3707         if (size == SIZE_MAX)
3708                 return -EOVERFLOW;
3709
3710         rings = io_mem_alloc(size);
3711         if (!rings)
3712                 return -ENOMEM;
3713
3714         ctx->rings = rings;
3715         ctx->sq_array = (u32 *)((char *)rings + sq_array_offset);
3716         rings->sq_ring_mask = p->sq_entries - 1;
3717         rings->cq_ring_mask = p->cq_entries - 1;
3718         rings->sq_ring_entries = p->sq_entries;
3719         rings->cq_ring_entries = p->cq_entries;
3720         ctx->sq_mask = rings->sq_ring_mask;
3721         ctx->cq_mask = rings->cq_ring_mask;
3722         ctx->sq_entries = rings->sq_ring_entries;
3723         ctx->cq_entries = rings->cq_ring_entries;
3724
3725         size = array_size(sizeof(struct io_uring_sqe), p->sq_entries);
3726         if (size == SIZE_MAX)
3727                 return -EOVERFLOW;
3728
3729         ctx->sq_sqes = io_mem_alloc(size);
3730         if (!ctx->sq_sqes)
3731                 return -ENOMEM;
3732
3733         return 0;
3734 }
3735
3736 /*
3737  * Allocate an anonymous fd, this is what constitutes the application
3738  * visible backing of an io_uring instance. The application mmaps this
3739  * fd to gain access to the SQ/CQ ring details. If UNIX sockets are enabled,
3740  * we have to tie this fd to a socket for file garbage collection purposes.
3741  */
3742 static int io_uring_get_fd(struct io_ring_ctx *ctx)
3743 {
3744         struct file *file;
3745         int ret;
3746
3747 #if defined(CONFIG_UNIX)
3748         ret = sock_create_kern(&init_net, PF_UNIX, SOCK_RAW, IPPROTO_IP,
3749                                 &ctx->ring_sock);
3750         if (ret)
3751                 return ret;
3752 #endif
3753
3754         ret = get_unused_fd_flags(O_RDWR | O_CLOEXEC);
3755         if (ret < 0)
3756                 goto err;
3757
3758         file = anon_inode_getfile("[io_uring]", &io_uring_fops, ctx,
3759                                         O_RDWR | O_CLOEXEC);
3760         if (IS_ERR(file)) {
3761                 put_unused_fd(ret);
3762                 ret = PTR_ERR(file);
3763                 goto err;
3764         }
3765
3766 #if defined(CONFIG_UNIX)
3767         ctx->ring_sock->file = file;
3768         ctx->ring_sock->sk->sk_user_data = ctx;
3769 #endif
3770         fd_install(ret, file);
3771         return ret;
3772 err:
3773 #if defined(CONFIG_UNIX)
3774         sock_release(ctx->ring_sock);
3775         ctx->ring_sock = NULL;
3776 #endif
3777         return ret;
3778 }
3779
3780 static int io_uring_create(unsigned entries, struct io_uring_params *p)
3781 {
3782         struct user_struct *user = NULL;
3783         struct io_ring_ctx *ctx;
3784         bool account_mem;
3785         int ret;
3786
3787         if (!entries || entries > IORING_MAX_ENTRIES)
3788                 return -EINVAL;
3789
3790         /*
3791          * Use twice as many entries for the CQ ring. It's possible for the
3792          * application to drive a higher depth than the size of the SQ ring,
3793          * since the sqes are only used at submission time. This allows for
3794          * some flexibility in overcommitting a bit.
3795          */
3796         p->sq_entries = roundup_pow_of_two(entries);
3797         p->cq_entries = 2 * p->sq_entries;
3798
3799         user = get_uid(current_user());
3800         account_mem = !capable(CAP_IPC_LOCK);
3801
3802         if (account_mem) {
3803                 ret = io_account_mem(user,
3804                                 ring_pages(p->sq_entries, p->cq_entries));
3805                 if (ret) {
3806                         free_uid(user);
3807                         return ret;
3808                 }
3809         }
3810
3811         ctx = io_ring_ctx_alloc(p);
3812         if (!ctx) {
3813                 if (account_mem)
3814                         io_unaccount_mem(user, ring_pages(p->sq_entries,
3815                                                                 p->cq_entries));
3816                 free_uid(user);
3817                 return -ENOMEM;
3818         }
3819         ctx->compat = in_compat_syscall();
3820         ctx->account_mem = account_mem;
3821         ctx->user = user;
3822
3823         ret = io_allocate_scq_urings(ctx, p);
3824         if (ret)
3825                 goto err;
3826
3827         ret = io_sq_offload_start(ctx, p);
3828         if (ret)
3829                 goto err;
3830
3831         ret = io_uring_get_fd(ctx);
3832         if (ret < 0)
3833                 goto err;
3834
3835         memset(&p->sq_off, 0, sizeof(p->sq_off));
3836         p->sq_off.head = offsetof(struct io_rings, sq.head);
3837         p->sq_off.tail = offsetof(struct io_rings, sq.tail);
3838         p->sq_off.ring_mask = offsetof(struct io_rings, sq_ring_mask);
3839         p->sq_off.ring_entries = offsetof(struct io_rings, sq_ring_entries);
3840         p->sq_off.flags = offsetof(struct io_rings, sq_flags);
3841         p->sq_off.dropped = offsetof(struct io_rings, sq_dropped);
3842         p->sq_off.array = (char *)ctx->sq_array - (char *)ctx->rings;
3843
3844         memset(&p->cq_off, 0, sizeof(p->cq_off));
3845         p->cq_off.head = offsetof(struct io_rings, cq.head);
3846         p->cq_off.tail = offsetof(struct io_rings, cq.tail);
3847         p->cq_off.ring_mask = offsetof(struct io_rings, cq_ring_mask);
3848         p->cq_off.ring_entries = offsetof(struct io_rings, cq_ring_entries);
3849         p->cq_off.overflow = offsetof(struct io_rings, cq_overflow);
3850         p->cq_off.cqes = offsetof(struct io_rings, cqes);
3851
3852         p->features = IORING_FEAT_SINGLE_MMAP;
3853         return ret;
3854 err:
3855         io_ring_ctx_wait_and_kill(ctx);
3856         return ret;
3857 }
3858
3859 /*
3860  * Sets up an aio uring context, and returns the fd. Applications asks for a
3861  * ring size, we return the actual sq/cq ring sizes (among other things) in the
3862  * params structure passed in.
3863  */
3864 static long io_uring_setup(u32 entries, struct io_uring_params __user *params)
3865 {
3866         struct io_uring_params p;
3867         long ret;
3868         int i;
3869
3870         if (copy_from_user(&p, params, sizeof(p)))
3871                 return -EFAULT;
3872         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(p.resv); i++) {
3873                 if (p.resv[i])
3874                         return -EINVAL;
3875         }
3876
3877         if (p.flags & ~(IORING_SETUP_IOPOLL | IORING_SETUP_SQPOLL |
3878                         IORING_SETUP_SQ_AFF))
3879                 return -EINVAL;
3880
3881         ret = io_uring_create(entries, &p);
3882         if (ret < 0)
3883                 return ret;
3884
3885         if (copy_to_user(params, &p, sizeof(p)))
3886                 return -EFAULT;
3887
3888         return ret;
3889 }
3890
3891 SYSCALL_DEFINE2(io_uring_setup, u32, entries,
3892                 struct io_uring_params __user *, params)
3893 {
3894         return io_uring_setup(entries, params);
3895 }
3896
3897 static int __io_uring_register(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned opcode,
3898                                void __user *arg, unsigned nr_args)
3899         __releases(ctx->uring_lock)
3900         __acquires(ctx->uring_lock)
3901 {
3902         int ret;
3903
3904         /*
3905          * We're inside the ring mutex, if the ref is already dying, then
3906          * someone else killed the ctx or is already going through
3907          * io_uring_register().
3908          */
3909         if (percpu_ref_is_dying(&ctx->refs))
3910                 return -ENXIO;
3911
3912         percpu_ref_kill(&ctx->refs);
3913
3914         /*
3915          * Drop uring mutex before waiting for references to exit. If another
3916          * thread is currently inside io_uring_enter() it might need to grab
3917          * the uring_lock to make progress. If we hold it here across the drain
3918          * wait, then we can deadlock. It's safe to drop the mutex here, since
3919          * no new references will come in after we've killed the percpu ref.
3920          */
3921         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3922         wait_for_completion(&ctx->ctx_done);
3923         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3924
3925         switch (opcode) {
3926         case IORING_REGISTER_BUFFERS:
3927                 ret = io_sqe_buffer_register(ctx, arg, nr_args);
3928                 break;
3929         case IORING_UNREGISTER_BUFFERS:
3930                 ret = -EINVAL;
3931                 if (arg || nr_args)
3932                         break;
3933                 ret = io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3934                 break;
3935         case IORING_REGISTER_FILES:
3936                 ret = io_sqe_files_register(ctx, arg, nr_args);
3937                 break;
3938         case IORING_UNREGISTER_FILES:
3939                 ret = -EINVAL;
3940                 if (arg || nr_args)
3941                         break;
3942                 ret = io_sqe_files_unregister(ctx);
3943                 break;
3944         case IORING_REGISTER_EVENTFD:
3945                 ret = -EINVAL;
3946                 if (nr_args != 1)
3947                         break;
3948                 ret = io_eventfd_register(ctx, arg);
3949                 break;
3950         case IORING_UNREGISTER_EVENTFD:
3951                 ret = -EINVAL;
3952                 if (arg || nr_args)
3953                         break;
3954                 ret = io_eventfd_unregister(ctx);
3955                 break;
3956         default:
3957                 ret = -EINVAL;
3958                 break;
3959         }
3960
3961         /* bring the ctx back to life */
3962         reinit_completion(&ctx->ctx_done);
3963         percpu_ref_reinit(&ctx->refs);
3964         return ret;
3965 }
3966
3967 SYSCALL_DEFINE4(io_uring_register, unsigned int, fd, unsigned int, opcode,
3968                 void __user *, arg, unsigned int, nr_args)
3969 {
3970         struct io_ring_ctx *ctx;
3971         long ret = -EBADF;
3972         struct fd f;
3973
3974         f = fdget(fd);
3975         if (!f.file)
3976                 return -EBADF;
3977
3978         ret = -EOPNOTSUPP;
3979         if (f.file->f_op != &io_uring_fops)
3980                 goto out_fput;
3981
3982         ctx = f.file->private_data;
3983
3984         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3985         ret = __io_uring_register(ctx, opcode, arg, nr_args);
3986         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3987 out_fput:
3988         fdput(f);
3989         return ret;
3990 }
3991
3992 static int __init io_uring_init(void)
3993 {
3994         req_cachep = KMEM_CACHE(io_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC);
3995         return 0;
3996 };
3997 __initcall(io_uring_init);