fs/overlayfs/inode.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *
   4  * Copyright (C) 2011 Novell Inc.
   5  */
   6
   7 #include <linux/fs.h>
   8 #include <linux/slab.h>
   9 #include <linux/cred.h>
  10 #include <linux/xattr.h>
  11 #include <linux/posix_acl.h>
  12 #include <linux/ratelimit.h>
  13 #include <linux/fiemap.h>
  14 #include <linux/fileattr.h>
  15 #include <linux/security.h>
  16 #include <linux/namei.h>
  17 #include "overlayfs.h"
  18
  19
  20 int ovl_setattr(struct user_namespace *mnt_userns, struct dentry *dentry,
  21                 struct iattr *attr)
  22 {
  23         int err;
  24         bool full_copy_up = false;
  25         struct dentry *upperdentry;
  26         const struct cred *old_cred;
  27
  28         err = setattr_prepare(&init_user_ns, dentry, attr);
  29         if (err)
  30                 return err;
  31
  32         err = ovl_want_write(dentry);
  33         if (err)
  34                 goto out;
  35
  36         if (attr->ia_valid & ATTR_SIZE) {
  37                 /* Truncate should trigger data copy up as well */
  38                 full_copy_up = true;
  39         }
  40
  41         if (!full_copy_up)
  42                 err = ovl_copy_up(dentry);
  43         else
  44                 err = ovl_copy_up_with_data(dentry);
  45         if (!err) {
  46                 struct inode *winode = NULL;
  47
  48                 upperdentry = ovl_dentry_upper(dentry);
  49
  50                 if (attr->ia_valid & ATTR_SIZE) {
  51                         winode = d_inode(upperdentry);
  52                         err = get_write_access(winode);
  53                         if (err)
  54                                 goto out_drop_write;
  55                 }
  56
  57                 if (attr->ia_valid & (ATTR_KILL_SUID|ATTR_KILL_SGID))
  58                         attr->ia_valid &= ~ATTR_MODE;
  59
  60                 /*
  61                  * We might have to translate ovl file into real file object
  62                  * once use cases emerge.  For now, simply don't let underlying
  63                  * filesystem rely on attr->ia_file
  64                  */
  65                 attr->ia_valid &= ~ATTR_FILE;
  66
  67                 /*
  68                  * If open(O_TRUNC) is done, VFS calls ->setattr with ATTR_OPEN
  69                  * set.  Overlayfs does not pass O_TRUNC flag to underlying
  70                  * filesystem during open -> do not pass ATTR_OPEN.  This
  71                  * disables optimization in fuse which assumes open(O_TRUNC)
  72                  * already set file size to 0.  But we never passed O_TRUNC to
  73                  * fuse.  So by clearing ATTR_OPEN, fuse will be forced to send
  74                  * setattr request to server.
  75                  */
  76                 attr->ia_valid &= ~ATTR_OPEN;
  77
  78                 inode_lock(upperdentry->d_inode);
  79                 old_cred = ovl_override_creds(dentry->d_sb);
  80                 err = notify_change(&init_user_ns, upperdentry, attr, NULL);
  81                 revert_creds(old_cred);
  82                 if (!err)
  83                         ovl_copyattr(upperdentry->d_inode, dentry->d_inode);
  84                 inode_unlock(upperdentry->d_inode);
  85
  86                 if (winode)
  87                         put_write_access(winode);
  88         }
  89 out_drop_write:
  90         ovl_drop_write(dentry);
  91 out:
  92         return err;
  93 }
  94
  95 static void ovl_map_dev_ino(struct dentry *dentry, struct kstat *stat, int fsid)
  96 {
  97         bool samefs = ovl_same_fs(dentry->d_sb);
  98         unsigned int xinobits = ovl_xino_bits(dentry->d_sb);
  99         unsigned int xinoshift = 64 - xinobits;
 100
 101         if (samefs) {
 102                 /*
 103                  * When all layers are on the same fs, all real inode
 104                  * number are unique, so we use the overlay st_dev,
 105                  * which is friendly to du -x.
 106                  */
 107                 stat->dev = dentry->d_sb->s_dev;
 108                 return;
 109         } else if (xinobits) {
 110                 /*
 111                  * All inode numbers of underlying fs should not be using the
 112                  * high xinobits, so we use high xinobits to partition the
 113                  * overlay st_ino address space. The high bits holds the fsid
 114                  * (upper fsid is 0). The lowest xinobit is reserved for mapping
 115                  * the non-persistent inode numbers range in case of overflow.
 116                  * This way all overlay inode numbers are unique and use the
 117                  * overlay st_dev.
 118                  */
 119                 if (likely(!(stat->ino >> xinoshift))) {
 120                         stat->ino |= ((u64)fsid) << (xinoshift + 1);
 121                         stat->dev = dentry->d_sb->s_dev;
 122                         return;
 123                 } else if (ovl_xino_warn(dentry->d_sb)) {
 124                         pr_warn_ratelimited("inode number too big (%pd2, ino=%llu, xinobits=%d)\n",
 125                                             dentry, stat->ino, xinobits);
 126                 }
 127         }
 128
 129         /* The inode could not be mapped to a unified st_ino address space */
 130         if (S_ISDIR(dentry->d_inode->i_mode)) {
 131                 /*
 132                  * Always use the overlay st_dev for directories, so 'find
 133                  * -xdev' will scan the entire overlay mount and won't cross the
 134                  * overlay mount boundaries.
 135                  *
 136                  * If not all layers are on the same fs the pair {real st_ino;
 137                  * overlay st_dev} is not unique, so use the non persistent
 138                  * overlay st_ino for directories.
 139                  */
 140                 stat->dev = dentry->d_sb->s_dev;
 141                 stat->ino = dentry->d_inode->i_ino;
 142         } else {
 143                 /*
 144                  * For non-samefs setup, if we cannot map all layers st_ino
 145                  * to a unified address space, we need to make sure that st_dev
 146                  * is unique per underlying fs, so we use the unique anonymous
 147                  * bdev assigned to the underlying fs.
 148                  */
 149                 stat->dev = OVL_FS(dentry->d_sb)->fs[fsid].pseudo_dev;
 150         }
 151 }
 152
 153 int ovl_getattr(struct user_namespace *mnt_userns, const struct path *path,
 154                 struct kstat *stat, u32 request_mask, unsigned int flags)
 155 {
 156         struct dentry *dentry = path->dentry;
 157         enum ovl_path_type type;
 158         struct path realpath;
 159         const struct cred *old_cred;
 160         struct inode *inode = d_inode(dentry);
 161         bool is_dir = S_ISDIR(inode->i_mode);
 162         int fsid = 0;
 163         int err;
 164         bool metacopy_blocks = false;
 165
 166         metacopy_blocks = ovl_is_metacopy_dentry(dentry);
 167
 168         type = ovl_path_real(dentry, &realpath);
 169         old_cred = ovl_override_creds(dentry->d_sb);
 170         err = vfs_getattr(&realpath, stat, request_mask, flags);
 171         if (err)
 172                 goto out;
 173
 174         /* Report the effective immutable/append-only STATX flags */
 175         generic_fill_statx_attr(inode, stat);
 176
 177         /*
 178          * For non-dir or same fs, we use st_ino of the copy up origin.
 179          * This guaranties constant st_dev/st_ino across copy up.
 180          * With xino feature and non-samefs, we use st_ino of the copy up
 181          * origin masked with high bits that represent the layer id.
 182          *
 183          * If lower filesystem supports NFS file handles, this also guaranties
 184          * persistent st_ino across mount cycle.
 185          */
 186         if (!is_dir || ovl_same_dev(dentry->d_sb)) {
 187                 if (!OVL_TYPE_UPPER(type)) {
 188                         fsid = ovl_layer_lower(dentry)->fsid;
 189                 } else if (OVL_TYPE_ORIGIN(type)) {
 190                         struct kstat lowerstat;
 191                         u32 lowermask = STATX_INO | STATX_BLOCKS |
 192                                         (!is_dir ? STATX_NLINK : 0);
 193
 194                         ovl_path_lower(dentry, &realpath);
 195                         err = vfs_getattr(&realpath, &lowerstat,
 196                                           lowermask, flags);
 197                         if (err)
 198                                 goto out;
 199
 200                         /*
 201                          * Lower hardlinks may be broken on copy up to different
 202                          * upper files, so we cannot use the lower origin st_ino
 203                          * for those different files, even for the same fs case.
 204                          *
 205                          * Similarly, several redirected dirs can point to the
 206                          * same dir on a lower layer. With the "verify_lower"
 207                          * feature, we do not use the lower origin st_ino, if
 208                          * we haven't verified that this redirect is unique.
 209                          *
 210                          * With inodes index enabled, it is safe to use st_ino
 211                          * of an indexed origin. The index validates that the
 212                          * upper hardlink is not broken and that a redirected
 213                          * dir is the only redirect to that origin.
 214                          */
 215                         if (ovl_test_flag(OVL_INDEX, d_inode(dentry)) ||
 216                             (!ovl_verify_lower(dentry->d_sb) &&
 217                              (is_dir || lowerstat.nlink == 1))) {
 218                                 fsid = ovl_layer_lower(dentry)->fsid;
 219                                 stat->ino = lowerstat.ino;
 220                         }
 221
 222                         /*
 223                          * If we are querying a metacopy dentry and lower
 224                          * dentry is data dentry, then use the blocks we
 225                          * queried just now. We don't have to do additional
 226                          * vfs_getattr(). If lower itself is metacopy, then
 227                          * additional vfs_getattr() is unavoidable.
 228                          */
 229                         if (metacopy_blocks &&
 230                             realpath.dentry == ovl_dentry_lowerdata(dentry)) {
 231                                 stat->blocks = lowerstat.blocks;
 232                                 metacopy_blocks = false;
 233                         }
 234                 }
 235
 236                 if (metacopy_blocks) {
 237                         /*
 238                          * If lower is not same as lowerdata or if there was
 239                          * no origin on upper, we can end up here.
 240                          */
 241                         struct kstat lowerdatastat;
 242                         u32 lowermask = STATX_BLOCKS;
 243
 244                         ovl_path_lowerdata(dentry, &realpath);
 245                         err = vfs_getattr(&realpath, &lowerdatastat,
 246                                           lowermask, flags);
 247                         if (err)
 248                                 goto out;
 249                         stat->blocks = lowerdatastat.blocks;
 250                 }
 251         }
 252
 253         ovl_map_dev_ino(dentry, stat, fsid);
 254
 255         /*
 256          * It's probably not worth it to count subdirs to get the
 257          * correct link count.  nlink=1 seems to pacify 'find' and
 258          * other utilities.
 259          */
 260         if (is_dir && OVL_TYPE_MERGE(type))
 261                 stat->nlink = 1;
 262
 263         /*
 264          * Return the overlay inode nlinks for indexed upper inodes.
 265          * Overlay inode nlink counts the union of the upper hardlinks
 266          * and non-covered lower hardlinks. It does not include the upper
 267          * index hardlink.
 268          */
 269         if (!is_dir && ovl_test_flag(OVL_INDEX, d_inode(dentry)))
 270                 stat->nlink = dentry->d_inode->i_nlink;
 271
 272 out:
 273         revert_creds(old_cred);
 274
 275         return err;
 276 }
 277
 278 int ovl_permission(struct user_namespace *mnt_userns,
 279                    struct inode *inode, int mask)
 280 {
 281         struct inode *upperinode = ovl_inode_upper(inode);
 282         struct inode *realinode = upperinode ?: ovl_inode_lower(inode);
 283         const struct cred *old_cred;
 284         int err;
 285
 286         /* Careful in RCU walk mode */
 287         if (!realinode) {
 288                 WARN_ON(!(mask & MAY_NOT_BLOCK));
 289                 return -ECHILD;
 290         }
 291
 292         /*
 293          * Check overlay inode with the creds of task and underlying inode
 294          * with creds of mounter
 295          */
 296         err = generic_permission(&init_user_ns, inode, mask);
 297         if (err)
 298                 return err;
 299
 300         old_cred = ovl_override_creds(inode->i_sb);
 301         if (!upperinode &&
 302             !special_file(realinode->i_mode) && mask & MAY_WRITE) {
 303                 mask &= ~(MAY_WRITE | MAY_APPEND);
 304                 /* Make sure mounter can read file for copy up later */
 305                 mask |= MAY_READ;
 306         }
 307         err = inode_permission(&init_user_ns, realinode, mask);
 308         revert_creds(old_cred);
 309
 310         return err;
 311 }
 312
 313 static const char *ovl_get_link(struct dentry *dentry,
 314                                 struct inode *inode,
 315                                 struct delayed_call *done)
 316 {
 317         const struct cred *old_cred;
 318         const char *p;
 319
 320         if (!dentry)
 321                 return ERR_PTR(-ECHILD);
 322
 323         old_cred = ovl_override_creds(dentry->d_sb);
 324         p = vfs_get_link(ovl_dentry_real(dentry), done);
 325         revert_creds(old_cred);
 326         return p;
 327 }
 328
 329 bool ovl_is_private_xattr(struct super_block *sb, const char *name)
 330 {
 331         struct ovl_fs *ofs = sb->s_fs_info;
 332
 333         if (ofs->config.userxattr)
 334                 return strncmp(name, OVL_XATTR_USER_PREFIX,
 335                                sizeof(OVL_XATTR_USER_PREFIX) - 1) == 0;
 336         else
 337                 return strncmp(name, OVL_XATTR_TRUSTED_PREFIX,
 338                                sizeof(OVL_XATTR_TRUSTED_PREFIX) - 1) == 0;
 339 }
 340
 341 int ovl_xattr_set(struct dentry *dentry, struct inode *inode, const char *name,
 342                   const void *value, size_t size, int flags)
 343 {
 344         int err;
 345         struct dentry *upperdentry = ovl_i_dentry_upper(inode);
 346         struct dentry *realdentry = upperdentry ?: ovl_dentry_lower(dentry);
 347         const struct cred *old_cred;
 348
 349         err = ovl_want_write(dentry);
 350         if (err)
 351                 goto out;
 352
 353         if (!value && !upperdentry) {
 354                 old_cred = ovl_override_creds(dentry->d_sb);
 355                 err = vfs_getxattr(&init_user_ns, realdentry, name, NULL, 0);
 356                 revert_creds(old_cred);
 357                 if (err < 0)
 358                         goto out_drop_write;
 359         }
 360
 361         if (!upperdentry) {
 362                 err = ovl_copy_up(dentry);
 363                 if (err)
 364                         goto out_drop_write;
 365
 366                 realdentry = ovl_dentry_upper(dentry);
 367         }
 368
 369         old_cred = ovl_override_creds(dentry->d_sb);
 370         if (value)
 371                 err = vfs_setxattr(&init_user_ns, realdentry, name, value, size,
 372                                    flags);
 373         else {
 374                 WARN_ON(flags != XATTR_REPLACE);
 375                 err = vfs_removexattr(&init_user_ns, realdentry, name);
 376         }
 377         revert_creds(old_cred);
 378
 379         /* copy c/mtime */
 380         ovl_copyattr(d_inode(realdentry), inode);
 381
 382 out_drop_write:
 383         ovl_drop_write(dentry);
 384 out:
 385         return err;
 386 }
 387
 388 int ovl_xattr_get(struct dentry *dentry, struct inode *inode, const char *name,
 389                   void *value, size_t size)
 390 {
 391         ssize_t res;
 392         const struct cred *old_cred;
 393         struct dentry *realdentry =
 394                 ovl_i_dentry_upper(inode) ?: ovl_dentry_lower(dentry);
 395
 396         old_cred = ovl_override_creds(dentry->d_sb);
 397         res = vfs_getxattr(&init_user_ns, realdentry, name, value, size);
 398         revert_creds(old_cred);
 399         return res;
 400 }
 401
 402 static bool ovl_can_list(struct super_block *sb, const char *s)
 403 {
 404         /* Never list private (.overlay) */
 405         if (ovl_is_private_xattr(sb, s))
 406                 return false;
 407
 408         /* List all non-trusted xattrs */
 409         if (strncmp(s, XATTR_TRUSTED_PREFIX, XATTR_TRUSTED_PREFIX_LEN) != 0)
 410                 return true;
 411
 412         /* list other trusted for superuser only */
 413         return ns_capable_noaudit(&init_user_ns, CAP_SYS_ADMIN);
 414 }
 415
 416 ssize_t ovl_listxattr(struct dentry *dentry, char *list, size_t size)
 417 {
 418         struct dentry *realdentry = ovl_dentry_real(dentry);
 419         ssize_t res;
 420         size_t len;
 421         char *s;
 422         const struct cred *old_cred;
 423
 424         old_cred = ovl_override_creds(dentry->d_sb);
 425         res = vfs_listxattr(realdentry, list, size);
 426         revert_creds(old_cred);
 427         if (res <= 0 || size == 0)
 428                 return res;
 429
 430         /* filter out private xattrs */
 431         for (s = list, len = res; len;) {
 432                 size_t slen = strnlen(s, len) + 1;
 433
 434                 /* underlying fs providing us with an broken xattr list? */
 435                 if (WARN_ON(slen > len))
 436                         return -EIO;
 437
 438                 len -= slen;
 439                 if (!ovl_can_list(dentry->d_sb, s)) {
 440                         res -= slen;
 441                         memmove(s, s + slen, len);
 442                 } else {
 443                         s += slen;
 444                 }
 445         }
 446
 447         return res;
 448 }
 449
 450 struct posix_acl *ovl_get_acl(struct inode *inode, int type, bool rcu)
 451 {
 452         struct inode *realinode = ovl_inode_real(inode);
 453         const struct cred *old_cred;
 454         struct posix_acl *acl;
 455
 456         if (!IS_ENABLED(CONFIG_FS_POSIX_ACL) || !IS_POSIXACL(realinode))
 457                 return NULL;
 458
 459         if (rcu)
 460                 return get_cached_acl_rcu(realinode, type);
 461
 462         old_cred = ovl_override_creds(inode->i_sb);
 463         acl = get_acl(realinode, type);
 464         revert_creds(old_cred);
 465
 466         return acl;
 467 }
 468
 469 int ovl_update_time(struct inode *inode, struct timespec64 *ts, int flags)
 470 {
 471         if (flags & S_ATIME) {
 472                 struct ovl_fs *ofs = inode->i_sb->s_fs_info;
 473                 struct path upperpath = {
 474                         .mnt = ovl_upper_mnt(ofs),
 475                         .dentry = ovl_upperdentry_dereference(OVL_I(inode)),
 476                 };
 477
 478                 if (upperpath.dentry) {
 479                         touch_atime(&upperpath);
 480                         inode->i_atime = d_inode(upperpath.dentry)->i_atime;
 481                 }
 482         }
 483         return 0;
 484 }
 485
 486 static int ovl_fiemap(struct inode *inode, struct fiemap_extent_info *fieinfo,
 487                       u64 start, u64 len)
 488 {
 489         int err;
 490         struct inode *realinode = ovl_inode_realdata(inode);
 491         const struct cred *old_cred;
 492
 493         if (!realinode->i_op->fiemap)
 494                 return -EOPNOTSUPP;
 495
 496         old_cred = ovl_override_creds(inode->i_sb);
 497         err = realinode->i_op->fiemap(realinode, fieinfo, start, len);
 498         revert_creds(old_cred);
 499
 500         return err;
 501 }
 502
 503 /*
 504  * Work around the fact that security_file_ioctl() takes a file argument.
 505  * Introducing security_inode_fileattr_get/set() hooks would solve this issue
 506  * properly.
 507  */
 508 static int ovl_security_fileattr(struct path *realpath, struct fileattr *fa,
 509                                  bool set)
 510 {
 511         struct file *file;
 512         unsigned int cmd;
 513         int err;
 514
 515         file = dentry_open(realpath, O_RDONLY, current_cred());
 516         if (IS_ERR(file))
 517                 return PTR_ERR(file);
 518
 519         if (set)
 520                 cmd = fa->fsx_valid ? FS_IOC_FSSETXATTR : FS_IOC_SETFLAGS;
 521         else
 522                 cmd = fa->fsx_valid ? FS_IOC_FSGETXATTR : FS_IOC_GETFLAGS;
 523
 524         err = security_file_ioctl(file, cmd, 0);
 525         fput(file);
 526
 527         return err;
 528 }
 529
 530 int ovl_real_fileattr_set(struct path *realpath, struct fileattr *fa)
 531 {
 532         int err;
 533
 534         err = ovl_security_fileattr(realpath, fa, true);
 535         if (err)
 536                 return err;
 537
 538         return vfs_fileattr_set(&init_user_ns, realpath->dentry, fa);
 539 }
 540
 541 int ovl_fileattr_set(struct user_namespace *mnt_userns,
 542                      struct dentry *dentry, struct fileattr *fa)
 543 {
 544         struct inode *inode = d_inode(dentry);
 545         struct path upperpath;
 546         const struct cred *old_cred;
 547         unsigned int flags;
 548         int err;
 549
 550         err = ovl_want_write(dentry);
 551         if (err)
 552                 goto out;
 553
 554         err = ovl_copy_up(dentry);
 555         if (!err) {
 556                 ovl_path_real(dentry, &upperpath);
 557
 558                 old_cred = ovl_override_creds(inode->i_sb);
 559                 /*
 560                  * Store immutable/append-only flags in xattr and clear them
 561                  * in upper fileattr (in case they were set by older kernel)
 562                  * so children of "ovl-immutable" directories lower aliases of
 563                  * "ovl-immutable" hardlinks could be copied up.
 564                  * Clear xattr when flags are cleared.
 565                  */
 566                 err = ovl_set_protattr(inode, upperpath.dentry, fa);
 567                 if (!err)
 568                         err = ovl_real_fileattr_set(&upperpath, fa);
 569                 revert_creds(old_cred);
 570
 571                 /*
 572                  * Merge real inode flags with inode flags read from
 573                  * overlay.protattr xattr
 574                  */
 575                 flags = ovl_inode_real(inode)->i_flags & OVL_COPY_I_FLAGS_MASK;
 576
 577                 BUILD_BUG_ON(OVL_PROT_I_FLAGS_MASK & ~OVL_COPY_I_FLAGS_MASK);
 578                 flags |= inode->i_flags & OVL_PROT_I_FLAGS_MASK;
 579                 inode_set_flags(inode, flags, OVL_COPY_I_FLAGS_MASK);
 580
 581                 /* Update ctime */
 582                 ovl_copyattr(ovl_inode_real(inode), inode);
 583         }
 584         ovl_drop_write(dentry);
 585 out:
 586         return err;
 587 }
 588
 589 /* Convert inode protection flags to fileattr flags */
 590 static void ovl_fileattr_prot_flags(struct inode *inode, struct fileattr *fa)
 591 {
 592         BUILD_BUG_ON(OVL_PROT_FS_FLAGS_MASK & ~FS_COMMON_FL);
 593         BUILD_BUG_ON(OVL_PROT_FSX_FLAGS_MASK & ~FS_XFLAG_COMMON);
 594
 595         if (inode->i_flags & S_APPEND) {
 596                 fa->flags |= FS_APPEND_FL;
 597                 fa->fsx_xflags |= FS_XFLAG_APPEND;
 598         }
 599         if (inode->i_flags & S_IMMUTABLE) {
 600                 fa->flags |= FS_IMMUTABLE_FL;
 601                 fa->fsx_xflags |= FS_XFLAG_IMMUTABLE;
 602         }
 603 }
 604
 605 int ovl_real_fileattr_get(struct path *realpath, struct fileattr *fa)
 606 {
 607         int err;
 608
 609         err = ovl_security_fileattr(realpath, fa, false);
 610         if (err)
 611                 return err;
 612
 613         err = vfs_fileattr_get(realpath->dentry, fa);
 614         if (err == -ENOIOCTLCMD)
 615                 err = -ENOTTY;
 616         return err;
 617 }
 618
 619 int ovl_fileattr_get(struct dentry *dentry, struct fileattr *fa)
 620 {
 621         struct inode *inode = d_inode(dentry);
 622         struct path realpath;
 623         const struct cred *old_cred;
 624         int err;
 625
 626         ovl_path_real(dentry, &realpath);
 627
 628         old_cred = ovl_override_creds(inode->i_sb);
 629         err = ovl_real_fileattr_get(&realpath, fa);
 630         ovl_fileattr_prot_flags(inode, fa);
 631         revert_creds(old_cred);
 632
 633         return err;
 634 }
 635
 636 static const struct inode_operations ovl_file_inode_operations = {
 637         .setattr        = ovl_setattr,
 638         .permission     = ovl_permission,
 639         .getattr        = ovl_getattr,
 640         .listxattr      = ovl_listxattr,
 641         .get_acl        = ovl_get_acl,
 642         .update_time    = ovl_update_time,
 643         .fiemap         = ovl_fiemap,
 644         .fileattr_get   = ovl_fileattr_get,
 645         .fileattr_set   = ovl_fileattr_set,
 646 };
 647
 648 static const struct inode_operations ovl_symlink_inode_operations = {
 649         .setattr        = ovl_setattr,
 650         .get_link       = ovl_get_link,
 651         .getattr        = ovl_getattr,
 652         .listxattr      = ovl_listxattr,
 653         .update_time    = ovl_update_time,
 654 };
 655
 656 static const struct inode_operations ovl_special_inode_operations = {
 657         .setattr        = ovl_setattr,
 658         .permission     = ovl_permission,
 659         .getattr        = ovl_getattr,
 660         .listxattr      = ovl_listxattr,
 661         .get_acl        = ovl_get_acl,
 662         .update_time    = ovl_update_time,
 663 };
 664
 665 static const struct address_space_operations ovl_aops = {
 666         /* For O_DIRECT dentry_open() checks f_mapping->a_ops->direct_IO */
 667         .direct_IO              = noop_direct_IO,
 668 };
 669
 670 /*
 671  * It is possible to stack overlayfs instance on top of another
 672  * overlayfs instance as lower layer. We need to annotate the
 673  * stackable i_mutex locks according to stack level of the super
 674  * block instance. An overlayfs instance can never be in stack
 675  * depth 0 (there is always a real fs below it).  An overlayfs
 676  * inode lock will use the lockdep annotation ovl_i_mutex_key[depth].
 677  *
 678  * For example, here is a snip from /proc/lockdep_chains after
 679  * dir_iterate of nested overlayfs:
 680  *
 681  * [...] &ovl_i_mutex_dir_key[depth]   (stack_depth=2)
 682  * [...] &ovl_i_mutex_dir_key[depth]#2 (stack_depth=1)
 683  * [...] &type->i_mutex_dir_key        (stack_depth=0)
 684  *
 685  * Locking order w.r.t ovl_want_write() is important for nested overlayfs.
 686  *
 687  * This chain is valid:
 688  * - inode->i_rwsem                     (inode_lock[2])
 689  * - upper_mnt->mnt_sb->s_writers       (ovl_want_write[0])
 690  * - OVL_I(inode)->lock                 (ovl_inode_lock[2])
 691  * - OVL_I(lowerinode)->lock            (ovl_inode_lock[1])
 692  *
 693  * And this chain is valid:
 694  * - inode->i_rwsem                     (inode_lock[2])
 695  * - OVL_I(inode)->lock                 (ovl_inode_lock[2])
 696  * - lowerinode->i_rwsem                (inode_lock[1])
 697  * - OVL_I(lowerinode)->lock            (ovl_inode_lock[1])
 698  *
 699  * But lowerinode->i_rwsem SHOULD NOT be acquired while ovl_want_write() is
 700  * held, because it is in reverse order of the non-nested case using the same
 701  * upper fs:
 702  * - inode->i_rwsem                     (inode_lock[1])
 703  * - upper_mnt->mnt_sb->s_writers       (ovl_want_write[0])
 704  * - OVL_I(inode)->lock                 (ovl_inode_lock[1])
 705  */
 706 #define OVL_MAX_NESTING FILESYSTEM_MAX_STACK_DEPTH
 707
 708 static inline void ovl_lockdep_annotate_inode_mutex_key(struct inode *inode)
 709 {
 710 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
 711         static struct lock_class_key ovl_i_mutex_key[OVL_MAX_NESTING];
 712         static struct lock_class_key ovl_i_mutex_dir_key[OVL_MAX_NESTING];
 713         static struct lock_class_key ovl_i_lock_key[OVL_MAX_NESTING];
 714
 715         int depth = inode->i_sb->s_stack_depth - 1;
 716
 717         if (WARN_ON_ONCE(depth < 0 || depth >= OVL_MAX_NESTING))
 718                 depth = 0;
 719
 720         if (S_ISDIR(inode->i_mode))
 721                 lockdep_set_class(&inode->i_rwsem, &ovl_i_mutex_dir_key[depth]);
 722         else
 723                 lockdep_set_class(&inode->i_rwsem, &ovl_i_mutex_key[depth]);
 724
 725         lockdep_set_class(&OVL_I(inode)->lock, &ovl_i_lock_key[depth]);
 726 #endif
 727 }
 728
 729 static void ovl_next_ino(struct inode *inode)
 730 {
 731         struct ovl_fs *ofs = inode->i_sb->s_fs_info;
 732
 733         inode->i_ino = atomic_long_inc_return(&ofs->last_ino);
 734         if (unlikely(!inode->i_ino))
 735                 inode->i_ino = atomic_long_inc_return(&ofs->last_ino);
 736 }
 737
 738 static void ovl_map_ino(struct inode *inode, unsigned long ino, int fsid)
 739 {
 740         int xinobits = ovl_xino_bits(inode->i_sb);
 741         unsigned int xinoshift = 64 - xinobits;
 742
 743         /*
 744          * When d_ino is consistent with st_ino (samefs or i_ino has enough
 745          * bits to encode layer), set the same value used for st_ino to i_ino,
 746          * so inode number exposed via /proc/locks and a like will be
 747          * consistent with d_ino and st_ino values. An i_ino value inconsistent
 748          * with d_ino also causes nfsd readdirplus to fail.
 749          */
 750         inode->i_ino = ino;
 751         if (ovl_same_fs(inode->i_sb)) {
 752                 return;
 753         } else if (xinobits && likely(!(ino >> xinoshift))) {
 754                 inode->i_ino |= (unsigned long)fsid << (xinoshift + 1);
 755                 return;
 756         }
 757
 758         /*
 759          * For directory inodes on non-samefs with xino disabled or xino
 760          * overflow, we allocate a non-persistent inode number, to be used for
 761          * resolving st_ino collisions in ovl_map_dev_ino().
 762          *
 763          * To avoid ino collision with legitimate xino values from upper
 764          * layer (fsid 0), use the lowest xinobit to map the non
 765          * persistent inode numbers to the unified st_ino address space.
 766          */
 767         if (S_ISDIR(inode->i_mode)) {
 768                 ovl_next_ino(inode);
 769                 if (xinobits) {
 770                         inode->i_ino &= ~0UL >> xinobits;
 771                         inode->i_ino |= 1UL << xinoshift;
 772                 }
 773         }
 774 }
 775
 776 void ovl_inode_init(struct inode *inode, struct ovl_inode_params *oip,
 777                     unsigned long ino, int fsid)
 778 {
 779         struct inode *realinode;
 780
 781         if (oip->upperdentry)
 782                 OVL_I(inode)->__upperdentry = oip->upperdentry;
 783         if (oip->lowerpath && oip->lowerpath->dentry)
 784                 OVL_I(inode)->lower = igrab(d_inode(oip->lowerpath->dentry));
 785         if (oip->lowerdata)
 786                 OVL_I(inode)->lowerdata = igrab(d_inode(oip->lowerdata));
 787
 788         realinode = ovl_inode_real(inode);
 789         ovl_copyattr(realinode, inode);
 790         ovl_copyflags(realinode, inode);
 791         ovl_map_ino(inode, ino, fsid);
 792 }
 793
 794 static void ovl_fill_inode(struct inode *inode, umode_t mode, dev_t rdev)
 795 {
 796         inode->i_mode = mode;
 797         inode->i_flags |= S_NOCMTIME;
 798 #ifdef CONFIG_FS_POSIX_ACL
 799         inode->i_acl = inode->i_default_acl = ACL_DONT_CACHE;
 800 #endif
 801
 802         ovl_lockdep_annotate_inode_mutex_key(inode);
 803
 804         switch (mode & S_IFMT) {
 805         case S_IFREG:
 806                 inode->i_op = &ovl_file_inode_operations;
 807                 inode->i_fop = &ovl_file_operations;
 808                 inode->i_mapping->a_ops = &ovl_aops;
 809                 break;
 810
 811         case S_IFDIR:
 812                 inode->i_op = &ovl_dir_inode_operations;
 813                 inode->i_fop = &ovl_dir_operations;
 814                 break;
 815
 816         case S_IFLNK:
 817                 inode->i_op = &ovl_symlink_inode_operations;
 818                 break;
 819
 820         default:
 821                 inode->i_op = &ovl_special_inode_operations;
 822                 init_special_inode(inode, mode, rdev);
 823                 break;
 824         }
 825 }
 826
 827 /*
 828  * With inodes index enabled, an overlay inode nlink counts the union of upper
 829  * hardlinks and non-covered lower hardlinks. During the lifetime of a non-pure
 830  * upper inode, the following nlink modifying operations can happen:
 831  *
 832  * 1. Lower hardlink copy up
 833  * 2. Upper hardlink created, unlinked or renamed over
 834  * 3. Lower hardlink whiteout or renamed over
 835  *
 836  * For the first, copy up case, the union nlink does not change, whether the
 837  * operation succeeds or fails, but the upper inode nlink may change.
 838  * Therefore, before copy up, we store the union nlink value relative to the
 839  * lower inode nlink in the index inode xattr .overlay.nlink.
 840  *
 841  * For the second, upper hardlink case, the union nlink should be incremented
 842  * or decremented IFF the operation succeeds, aligned with nlink change of the
 843  * upper inode. Therefore, before link/unlink/rename, we store the union nlink
 844  * value relative to the upper inode nlink in the index inode.
 845  *
 846  * For the last, lower cover up case, we simplify things by preceding the
 847  * whiteout or cover up with copy up. This makes sure that there is an index
 848  * upper inode where the nlink xattr can be stored before the copied up upper
 849  * entry is unlink.
 850  */
 851 #define OVL_NLINK_ADD_UPPER     (1 << 0)
 852
 853 /*
 854  * On-disk format for indexed nlink:
 855  *
 856  * nlink relative to the upper inode - "U[+-]NUM"
 857  * nlink relative to the lower inode - "L[+-]NUM"
 858  */
 859
 860 static int ovl_set_nlink_common(struct dentry *dentry,
 861                                 struct dentry *realdentry, const char *format)
 862 {
 863         struct inode *inode = d_inode(dentry);
 864         struct inode *realinode = d_inode(realdentry);
 865         char buf[13];
 866         int len;
 867
 868         len = snprintf(buf, sizeof(buf), format,
 869                        (int) (inode->i_nlink - realinode->i_nlink));
 870
 871         if (WARN_ON(len >= sizeof(buf)))
 872                 return -EIO;
 873
 874         return ovl_do_setxattr(OVL_FS(inode->i_sb), ovl_dentry_upper(dentry),
 875                                OVL_XATTR_NLINK, buf, len);
 876 }
 877
 878 int ovl_set_nlink_upper(struct dentry *dentry)
 879 {
 880         return ovl_set_nlink_common(dentry, ovl_dentry_upper(dentry), "U%+i");
 881 }
 882
 883 int ovl_set_nlink_lower(struct dentry *dentry)
 884 {
 885         return ovl_set_nlink_common(dentry, ovl_dentry_lower(dentry), "L%+i");
 886 }
 887
 888 unsigned int ovl_get_nlink(struct ovl_fs *ofs, struct dentry *lowerdentry,
 889                            struct dentry *upperdentry,
 890                            unsigned int fallback)
 891 {
 892         int nlink_diff;
 893         int nlink;
 894         char buf[13];
 895         int err;
 896
 897         if (!lowerdentry || !upperdentry || d_inode(lowerdentry)->i_nlink == 1)
 898                 return fallback;
 899
 900         err = ovl_do_getxattr(ofs, upperdentry, OVL_XATTR_NLINK,
 901                               &buf, sizeof(buf) - 1);
 902         if (err < 0)
 903                 goto fail;
 904
 905         buf[err] = '\0';
 906         if ((buf[0] != 'L' && buf[0] != 'U') ||
 907             (buf[1] != '+' && buf[1] != '-'))
 908                 goto fail;
 909
 910         err = kstrtoint(buf + 1, 10, &nlink_diff);
 911         if (err < 0)
 912                 goto fail;
 913
 914         nlink = d_inode(buf[0] == 'L' ? lowerdentry : upperdentry)->i_nlink;
 915         nlink += nlink_diff;
 916
 917         if (nlink <= 0)
 918                 goto fail;
 919
 920         return nlink;
 921
 922 fail:
 923         pr_warn_ratelimited("failed to get index nlink (%pd2, err=%i)\n",
 924                             upperdentry, err);
 925         return fallback;
 926 }
 927
 928 struct inode *ovl_new_inode(struct super_block *sb, umode_t mode, dev_t rdev)
 929 {
 930         struct inode *inode;
 931
 932         inode = new_inode(sb);
 933         if (inode)
 934                 ovl_fill_inode(inode, mode, rdev);
 935
 936         return inode;
 937 }
 938
 939 static int ovl_inode_test(struct inode *inode, void *data)
 940 {
 941         return inode->i_private == data;
 942 }
 943
 944 static int ovl_inode_set(struct inode *inode, void *data)
 945 {
 946         inode->i_private = data;
 947         return 0;
 948 }
 949
 950 static bool ovl_verify_inode(struct inode *inode, struct dentry *lowerdentry,
 951                              struct dentry *upperdentry, bool strict)
 952 {
 953         /*
 954          * For directories, @strict verify from lookup path performs consistency
 955          * checks, so NULL lower/upper in dentry must match NULL lower/upper in
 956          * inode. Non @strict verify from NFS handle decode path passes NULL for
 957          * 'unknown' lower/upper.
 958          */
 959         if (S_ISDIR(inode->i_mode) && strict) {
 960                 /* Real lower dir moved to upper layer under us? */
 961                 if (!lowerdentry && ovl_inode_lower(inode))
 962                         return false;
 963
 964                 /* Lookup of an uncovered redirect origin? */
 965                 if (!upperdentry && ovl_inode_upper(inode))
 966                         return false;
 967         }
 968
 969         /*
 970          * Allow non-NULL lower inode in ovl_inode even if lowerdentry is NULL.
 971          * This happens when finding a copied up overlay inode for a renamed
 972          * or hardlinked overlay dentry and lower dentry cannot be followed
 973          * by origin because lower fs does not support file handles.
 974          */
 975         if (lowerdentry && ovl_inode_lower(inode) != d_inode(lowerdentry))
 976                 return false;
 977
 978         /*
 979          * Allow non-NULL __upperdentry in inode even if upperdentry is NULL.
 980          * This happens when finding a lower alias for a copied up hard link.
 981          */
 982         if (upperdentry && ovl_inode_upper(inode) != d_inode(upperdentry))
 983                 return false;
 984
 985         return true;
 986 }
 987
 988 struct inode *ovl_lookup_inode(struct super_block *sb, struct dentry *real,
 989                                bool is_upper)
 990 {
 991         struct inode *inode, *key = d_inode(real);
 992
 993         inode = ilookup5(sb, (unsigned long) key, ovl_inode_test, key);
 994         if (!inode)
 995                 return NULL;
 996
 997         if (!ovl_verify_inode(inode, is_upper ? NULL : real,
 998                               is_upper ? real : NULL, false)) {
 999                 iput(inode);
1000                 return ERR_PTR(-ESTALE);
1001         }
1002
1003         return inode;
1004 }
1005
1006 bool ovl_lookup_trap_inode(struct super_block *sb, struct dentry *dir)
1007 {
1008         struct inode *key = d_inode(dir);
1009         struct inode *trap;
1010         bool res;
1011
1012         trap = ilookup5(sb, (unsigned long) key, ovl_inode_test, key);
1013         if (!trap)
1014                 return false;
1015
1016         res = IS_DEADDIR(trap) && !ovl_inode_upper(trap) &&
1017                                   !ovl_inode_lower(trap);
1018
1019         iput(trap);
1020         return res;
1021 }
1022
1023 /*
1024  * Create an inode cache entry for layer root dir, that will intentionally
1025  * fail ovl_verify_inode(), so any lookup that will find some layer root
1026  * will fail.
1027  */
1028 struct inode *ovl_get_trap_inode(struct super_block *sb, struct dentry *dir)
1029 {
1030         struct inode *key = d_inode(dir);
1031         struct inode *trap;
1032
1033         if (!d_is_dir(dir))
1034                 return ERR_PTR(-ENOTDIR);
1035
1036         trap = iget5_locked(sb, (unsigned long) key, ovl_inode_test,
1037                             ovl_inode_set, key);
1038         if (!trap)
1039                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1040
1041         if (!(trap->i_state & I_NEW)) {
1042                 /* Conflicting layer roots? */
1043                 iput(trap);
1044                 return ERR_PTR(-ELOOP);
1045         }
1046
1047         trap->i_mode = S_IFDIR;
1048         trap->i_flags = S_DEAD;
1049         unlock_new_inode(trap);
1050
1051         return trap;
1052 }
1053
1054 /*
1055  * Does overlay inode need to be hashed by lower inode?
1056  */
1057 static bool ovl_hash_bylower(struct super_block *sb, struct dentry *upper,
1058                              struct dentry *lower, bool index)
1059 {
1060         struct ovl_fs *ofs = sb->s_fs_info;
1061
1062         /* No, if pure upper */
1063         if (!lower)
1064                 return false;
1065
1066         /* Yes, if already indexed */
1067         if (index)
1068                 return true;
1069
1070         /* Yes, if won't be copied up */
1071         if (!ovl_upper_mnt(ofs))
1072                 return true;
1073
1074         /* No, if lower hardlink is or will be broken on copy up */
1075         if ((upper || !ovl_indexdir(sb)) &&
1076             !d_is_dir(lower) && d_inode(lower)->i_nlink > 1)
1077                 return false;
1078
1079         /* No, if non-indexed upper with NFS export */
1080         if (sb->s_export_op && upper)
1081                 return false;
1082
1083         /* Otherwise, hash by lower inode for fsnotify */
1084         return true;
1085 }
1086
1087 static struct inode *ovl_iget5(struct super_block *sb, struct inode *newinode,
1088                                struct inode *key)
1089 {
1090         return newinode ? inode_insert5(newinode, (unsigned long) key,
1091                                          ovl_inode_test, ovl_inode_set, key) :
1092                           iget5_locked(sb, (unsigned long) key,
1093                                        ovl_inode_test, ovl_inode_set, key);
1094 }
1095
1096 struct inode *ovl_get_inode(struct super_block *sb,
1097                             struct ovl_inode_params *oip)
1098 {
1099         struct ovl_fs *ofs = OVL_FS(sb);
1100         struct dentry *upperdentry = oip->upperdentry;
1101         struct ovl_path *lowerpath = oip->lowerpath;
1102         struct inode *realinode = upperdentry ? d_inode(upperdentry) : NULL;
1103         struct inode *inode;
1104         struct dentry *lowerdentry = lowerpath ? lowerpath->dentry : NULL;
1105         bool bylower = ovl_hash_bylower(sb, upperdentry, lowerdentry,
1106                                         oip->index);
1107         int fsid = bylower ? lowerpath->layer->fsid : 0;
1108         bool is_dir;
1109         unsigned long ino = 0;
1110         int err = oip->newinode ? -EEXIST : -ENOMEM;
1111
1112         if (!realinode)
1113                 realinode = d_inode(lowerdentry);
1114
1115         /*
1116          * Copy up origin (lower) may exist for non-indexed upper, but we must
1117          * not use lower as hash key if this is a broken hardlink.
1118          */
1119         is_dir = S_ISDIR(realinode->i_mode);
1120         if (upperdentry || bylower) {
1121                 struct inode *key = d_inode(bylower ? lowerdentry :
1122                                                       upperdentry);
1123                 unsigned int nlink = is_dir ? 1 : realinode->i_nlink;
1124
1125                 inode = ovl_iget5(sb, oip->newinode, key);
1126                 if (!inode)
1127                         goto out_err;
1128                 if (!(inode->i_state & I_NEW)) {
1129                         /*
1130                          * Verify that the underlying files stored in the inode
1131                          * match those in the dentry.
1132                          */
1133                         if (!ovl_verify_inode(inode, lowerdentry, upperdentry,
1134                                               true)) {
1135                                 iput(inode);
1136                                 err = -ESTALE;
1137                                 goto out_err;
1138                         }
1139
1140                         dput(upperdentry);
1141                         kfree(oip->redirect);
1142                         goto out;
1143                 }
1144
1145                 /* Recalculate nlink for non-dir due to indexing */
1146                 if (!is_dir)
1147                         nlink = ovl_get_nlink(ofs, lowerdentry, upperdentry,
1148                                               nlink);
1149                 set_nlink(inode, nlink);
1150                 ino = key->i_ino;
1151         } else {
1152                 /* Lower hardlink that will be broken on copy up */
1153                 inode = new_inode(sb);
1154                 if (!inode) {
1155                         err = -ENOMEM;
1156                         goto out_err;
1157                 }
1158                 ino = realinode->i_ino;
1159                 fsid = lowerpath->layer->fsid;
1160         }
1161         ovl_fill_inode(inode, realinode->i_mode, realinode->i_rdev);
1162         ovl_inode_init(inode, oip, ino, fsid);
1163
1164         if (upperdentry && ovl_is_impuredir(sb, upperdentry))
1165                 ovl_set_flag(OVL_IMPURE, inode);
1166
1167         if (oip->index)
1168                 ovl_set_flag(OVL_INDEX, inode);
1169
1170         OVL_I(inode)->redirect = oip->redirect;
1171
1172         if (bylower)
1173                 ovl_set_flag(OVL_CONST_INO, inode);
1174
1175         /* Check for non-merge dir that may have whiteouts */
1176         if (is_dir) {
1177                 if (((upperdentry && lowerdentry) || oip->numlower > 1) ||
1178                     ovl_check_origin_xattr(ofs, upperdentry ?: lowerdentry)) {
1179                         ovl_set_flag(OVL_WHITEOUTS, inode);
1180                 }
1181         }
1182
1183         /* Check for immutable/append-only inode flags in xattr */
1184         if (upperdentry)
1185                 ovl_check_protattr(inode, upperdentry);
1186
1187         if (inode->i_state & I_NEW)
1188                 unlock_new_inode(inode);
1189 out:
1190         return inode;
1191
1192 out_err:
1193         pr_warn_ratelimited("failed to get inode (%i)\n", err);
1194         inode = ERR_PTR(err);
1195         goto out;
1196 }