drivers/block/loop.c

   1 /*
   2  *  linux/drivers/block/loop.c
   3  *
   4  *  Written by Theodore Ts'o, 3/29/93
   5  *
   6  * Copyright 1993 by Theodore Ts'o.  Redistribution of this file is
   7  * permitted under the GNU General Public License.
   8  *
   9  * DES encryption plus some minor changes by Werner Almesberger, 30-MAY-1993
  10  * more DES encryption plus IDEA encryption by Nicholas J. Leon, June 20, 1996
  11  *
  12  * Modularized and updated for 1.1.16 kernel - Mitch Dsouza 28th May 1994
  13  * Adapted for 1.3.59 kernel - Andries Brouwer, 1 Feb 1996
  14  *
  15  * Fixed do_loop_request() re-entrancy - Vincent.Renardias@waw.com Mar 20, 1997
  16  *
  17  * Added devfs support - Richard Gooch <rgooch@atnf.csiro.au> 16-Jan-1998
  18  *
  19  * Handle sparse backing files correctly - Kenn Humborg, Jun 28, 1998
  20  *
  21  * Loadable modules and other fixes by AK, 1998
  22  *
  23  * Make real block number available to downstream transfer functions, enables
  24  * CBC (and relatives) mode encryption requiring unique IVs per data block.
  25  * Reed H. Petty, rhp@draper.net
  26  *
  27  * Maximum number of loop devices now dynamic via max_loop module parameter.
  28  * Russell Kroll <rkroll@exploits.org> 19990701
  29  *
  30  * Maximum number of loop devices when compiled-in now selectable by passing
  31  * max_loop=<1-255> to the kernel on boot.
  32  * Erik I. Bolsø, <eriki@himolde.no>, Oct 31, 1999
  33  *
  34  * Completely rewrite request handling to be make_request_fn style and
  35  * non blocking, pushing work to a helper thread. Lots of fixes from
  36  * Al Viro too.
  37  * Jens Axboe <axboe@suse.de>, Nov 2000
  38  *
  39  * Support up to 256 loop devices
  40  * Heinz Mauelshagen <mge@sistina.com>, Feb 2002
  41  *
  42  * Support for falling back on the write file operation when the address space
  43  * operations write_begin is not available on the backing filesystem.
  44  * Anton Altaparmakov, 16 Feb 2005
  45  *
  46  * Still To Fix:
  47  * - Advisory locking is ignored here.
  48  * - Should use an own CAP_* category instead of CAP_SYS_ADMIN
  49  *
  50  */
  51
  52 #include <linux/module.h>
  53 #include <linux/moduleparam.h>
  54 #include <linux/sched.h>
  55 #include <linux/fs.h>
  56 #include <linux/file.h>
  57 #include <linux/stat.h>
  58 #include <linux/errno.h>
  59 #include <linux/major.h>
  60 #include <linux/wait.h>
  61 #include <linux/blkdev.h>
  62 #include <linux/blkpg.h>
  63 #include <linux/init.h>
  64 #include <linux/swap.h>
  65 #include <linux/slab.h>
  66 #include <linux/compat.h>
  67 #include <linux/suspend.h>
  68 #include <linux/freezer.h>
  69 #include <linux/mutex.h>
  70 #include <linux/writeback.h>
  71 #include <linux/completion.h>
  72 #include <linux/highmem.h>
  73 #include <linux/kthread.h>
  74 #include <linux/splice.h>
  75 #include <linux/sysfs.h>
  76 #include <linux/miscdevice.h>
  77 #include <linux/falloc.h>
  78 #include <linux/uio.h>
  79 #include <linux/ioprio.h>
  80 #include <linux/blk-cgroup.h>
  81
  82 #include "loop.h"
  83
  84 #include <linux/uaccess.h>
  85
  86 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  87 static DEFINE_MUTEX(loop_ctl_mutex);
  88
  89 static int max_part;
  90 static int part_shift;
  91
  92 static int transfer_xor(struct loop_device *lo, int cmd,
  93                         struct page *raw_page, unsigned raw_off,
  94                         struct page *loop_page, unsigned loop_off,
  95                         int size, sector_t real_block)
  96 {
  97         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page) + raw_off;
  98         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page) + loop_off;
  99         char *in, *out, *key;
 100         int i, keysize;
 101
 102         if (cmd == READ) {
 103                 in = raw_buf;
 104                 out = loop_buf;
 105         } else {
 106                 in = loop_buf;
 107                 out = raw_buf;
 108         }
 109
 110         key = lo->lo_encrypt_key;
 111         keysize = lo->lo_encrypt_key_size;
 112         for (i = 0; i < size; i++)
 113                 *out++ = *in++ ^ key[(i & 511) % keysize];
 114
 115         kunmap_atomic(loop_buf);
 116         kunmap_atomic(raw_buf);
 117         cond_resched();
 118         return 0;
 119 }
 120
 121 static int xor_init(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
 122 {
 123         if (unlikely(info->lo_encrypt_key_size <= 0))
 124                 return -EINVAL;
 125         return 0;
 126 }
 127
 128 static struct loop_func_table none_funcs = {
 129         .number = LO_CRYPT_NONE,
 130 };
 131
 132 static struct loop_func_table xor_funcs = {
 133         .number = LO_CRYPT_XOR,
 134         .transfer = transfer_xor,
 135         .init = xor_init
 136 };
 137
 138 /* xfer_funcs[0] is special - its release function is never called */
 139 static struct loop_func_table *xfer_funcs[MAX_LO_CRYPT] = {
 140         &none_funcs,
 141         &xor_funcs
 142 };
 143
 144 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 145 {
 146         loff_t loopsize;
 147
 148         /* Compute loopsize in bytes */
 149         loopsize = i_size_read(file->f_mapping->host);
 150         if (offset > 0)
 151                 loopsize -= offset;
 152         /* offset is beyond i_size, weird but possible */
 153         if (loopsize < 0)
 154                 return 0;
 155
 156         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 157                 loopsize = sizelimit;
 158         /*
 159          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 160          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 161          */
 162         return loopsize >> 9;
 163 }
 164
 165 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 166 {
 167         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 168 }
 169
 170 static void __loop_update_dio(struct loop_device *lo, bool dio)
 171 {
 172         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 173         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 174         struct inode *inode = mapping->host;
 175         unsigned short sb_bsize = 0;
 176         unsigned dio_align = 0;
 177         bool use_dio;
 178
 179         if (inode->i_sb->s_bdev) {
 180                 sb_bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
 181                 dio_align = sb_bsize - 1;
 182         }
 183
 184         /*
 185          * We support direct I/O only if lo_offset is aligned with the
 186          * logical I/O size of backing device, and the logical block
 187          * size of loop is bigger than the backing device's and the loop
 188          * needn't transform transfer.
 189          *
 190          * TODO: the above condition may be loosed in the future, and
 191          * direct I/O may be switched runtime at that time because most
 192          * of requests in sane applications should be PAGE_SIZE aligned
 193          */
 194         if (dio) {
 195                 if (queue_logical_block_size(lo->lo_queue) >= sb_bsize &&
 196                                 !(lo->lo_offset & dio_align) &&
 197                                 mapping->a_ops->direct_IO &&
 198                                 !lo->transfer)
 199                         use_dio = true;
 200                 else
 201                         use_dio = false;
 202         } else {
 203                 use_dio = false;
 204         }
 205
 206         if (lo->use_dio == use_dio)
 207                 return;
 208
 209         /* flush dirty pages before changing direct IO */
 210         vfs_fsync(file, 0);
 211
 212         /*
 213          * The flag of LO_FLAGS_DIRECT_IO is handled similarly with
 214          * LO_FLAGS_READ_ONLY, both are set from kernel, and losetup
 215          * will get updated by ioctl(LOOP_GET_STATUS)
 216          */
 217         if (lo->lo_state == Lo_bound)
 218                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 219         lo->use_dio = use_dio;
 220         if (use_dio) {
 221                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 222                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 223         } else {
 224                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 225                 lo->lo_flags &= ~LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 226         }
 227         if (lo->lo_state == Lo_bound)
 228                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 229 }
 230
 231 /**
 232  * loop_validate_block_size() - validates the passed in block size
 233  * @bsize: size to validate
 234  */
 235 static int
 236 loop_validate_block_size(unsigned short bsize)
 237 {
 238         if (bsize < 512 || bsize > PAGE_SIZE || !is_power_of_2(bsize))
 239                 return -EINVAL;
 240
 241         return 0;
 242 }
 243
 244 /**
 245  * loop_set_size() - sets device size and notifies userspace
 246  * @lo: struct loop_device to set the size for
 247  * @size: new size of the loop device
 248  *
 249  * Callers must validate that the size passed into this function fits into
 250  * a sector_t, eg using loop_validate_size()
 251  */
 252 static void loop_set_size(struct loop_device *lo, loff_t size)
 253 {
 254         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 255
 256         bd_set_nr_sectors(bdev, size);
 257
 258         if (!set_capacity_revalidate_and_notify(lo->lo_disk, size, false))
 259                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 260 }
 261
 262 static inline int
 263 lo_do_transfer(struct loop_device *lo, int cmd,
 264                struct page *rpage, unsigned roffs,
 265                struct page *lpage, unsigned loffs,
 266                int size, sector_t rblock)
 267 {
 268         int ret;
 269
 270         ret = lo->transfer(lo, cmd, rpage, roffs, lpage, loffs, size, rblock);
 271         if (likely(!ret))
 272                 return 0;
 273
 274         printk_ratelimited(KERN_ERR
 275                 "loop: Transfer error at byte offset %llu, length %i.\n",
 276                 (unsigned long long)rblock << 9, size);
 277         return ret;
 278 }
 279
 280 static int lo_write_bvec(struct file *file, struct bio_vec *bvec, loff_t *ppos)
 281 {
 282         struct iov_iter i;
 283         ssize_t bw;
 284
 285         iov_iter_bvec(&i, WRITE, bvec, 1, bvec->bv_len);
 286
 287         file_start_write(file);
 288         bw = vfs_iter_write(file, &i, ppos, 0);
 289         file_end_write(file);
 290
 291         if (likely(bw ==  bvec->bv_len))
 292                 return 0;
 293
 294         printk_ratelimited(KERN_ERR
 295                 "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 296                 (unsigned long long)*ppos, bvec->bv_len);
 297         if (bw >= 0)
 298                 bw = -EIO;
 299         return bw;
 300 }
 301
 302 static int lo_write_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 303                 loff_t pos)
 304 {
 305         struct bio_vec bvec;
 306         struct req_iterator iter;
 307         int ret = 0;
 308
 309         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 310                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &bvec, &pos);
 311                 if (ret < 0)
 312                         break;
 313                 cond_resched();
 314         }
 315
 316         return ret;
 317 }
 318
 319 /*
 320  * This is the slow, transforming version that needs to double buffer the
 321  * data as it cannot do the transformations in place without having direct
 322  * access to the destination pages of the backing file.
 323  */
 324 static int lo_write_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 325                 loff_t pos)
 326 {
 327         struct bio_vec bvec, b;
 328         struct req_iterator iter;
 329         struct page *page;
 330         int ret = 0;
 331
 332         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 333         if (unlikely(!page))
 334                 return -ENOMEM;
 335
 336         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 337                 ret = lo_do_transfer(lo, WRITE, page, 0, bvec.bv_page,
 338                         bvec.bv_offset, bvec.bv_len, pos >> 9);
 339                 if (unlikely(ret))
 340                         break;
 341
 342                 b.bv_page = page;
 343                 b.bv_offset = 0;
 344                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 345                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &b, &pos);
 346                 if (ret < 0)
 347                         break;
 348         }
 349
 350         __free_page(page);
 351         return ret;
 352 }
 353
 354 static int lo_read_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 355                 loff_t pos)
 356 {
 357         struct bio_vec bvec;
 358         struct req_iterator iter;
 359         struct iov_iter i;
 360         ssize_t len;
 361
 362         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 363                 iov_iter_bvec(&i, READ, &bvec, 1, bvec.bv_len);
 364                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 365                 if (len < 0)
 366                         return len;
 367
 368                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 369
 370                 if (len != bvec.bv_len) {
 371                         struct bio *bio;
 372
 373                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 374                                 zero_fill_bio(bio);
 375                         break;
 376                 }
 377                 cond_resched();
 378         }
 379
 380         return 0;
 381 }
 382
 383 static int lo_read_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 384                 loff_t pos)
 385 {
 386         struct bio_vec bvec, b;
 387         struct req_iterator iter;
 388         struct iov_iter i;
 389         struct page *page;
 390         ssize_t len;
 391         int ret = 0;
 392
 393         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 394         if (unlikely(!page))
 395                 return -ENOMEM;
 396
 397         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 398                 loff_t offset = pos;
 399
 400                 b.bv_page = page;
 401                 b.bv_offset = 0;
 402                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 403
 404                 iov_iter_bvec(&i, READ, &b, 1, b.bv_len);
 405                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 406                 if (len < 0) {
 407                         ret = len;
 408                         goto out_free_page;
 409                 }
 410
 411                 ret = lo_do_transfer(lo, READ, page, 0, bvec.bv_page,
 412                         bvec.bv_offset, len, offset >> 9);
 413                 if (ret)
 414                         goto out_free_page;
 415
 416                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 417
 418                 if (len != bvec.bv_len) {
 419                         struct bio *bio;
 420
 421                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 422                                 zero_fill_bio(bio);
 423                         break;
 424                 }
 425         }
 426
 427         ret = 0;
 428 out_free_page:
 429         __free_page(page);
 430         return ret;
 431 }
 432
 433 static int lo_fallocate(struct loop_device *lo, struct request *rq, loff_t pos,
 434                         int mode)
 435 {
 436         /*
 437          * We use fallocate to manipulate the space mappings used by the image
 438          * a.k.a. discard/zerorange. However we do not support this if
 439          * encryption is enabled, because it may give an attacker useful
 440          * information.
 441          */
 442         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 443         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 444         int ret;
 445
 446         mode |= FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 447
 448         if (!blk_queue_discard(q)) {
 449                 ret = -EOPNOTSUPP;
 450                 goto out;
 451         }
 452
 453         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos, blk_rq_bytes(rq));
 454         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL && ret != -EOPNOTSUPP))
 455                 ret = -EIO;
 456  out:
 457         return ret;
 458 }
 459
 460 static int lo_req_flush(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 461 {
 462         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 463         int ret = vfs_fsync(file, 0);
 464         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 465                 ret = -EIO;
 466
 467         return ret;
 468 }
 469
 470 static void lo_complete_rq(struct request *rq)
 471 {
 472         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 473         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
 474
 475         if (!cmd->use_aio || cmd->ret < 0 || cmd->ret == blk_rq_bytes(rq) ||
 476             req_op(rq) != REQ_OP_READ) {
 477                 if (cmd->ret < 0)
 478                         ret = errno_to_blk_status(cmd->ret);
 479                 goto end_io;
 480         }
 481
 482         /*
 483          * Short READ - if we got some data, advance our request and
 484          * retry it. If we got no data, end the rest with EIO.
 485          */
 486         if (cmd->ret) {
 487                 blk_update_request(rq, BLK_STS_OK, cmd->ret);
 488                 cmd->ret = 0;
 489                 blk_mq_requeue_request(rq, true);
 490         } else {
 491                 if (cmd->use_aio) {
 492                         struct bio *bio = rq->bio;
 493
 494                         while (bio) {
 495                                 zero_fill_bio(bio);
 496                                 bio = bio->bi_next;
 497                         }
 498                 }
 499                 ret = BLK_STS_IOERR;
 500 end_io:
 501                 blk_mq_end_request(rq, ret);
 502         }
 503 }
 504
 505 static void lo_rw_aio_do_completion(struct loop_cmd *cmd)
 506 {
 507         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 508
 509         if (!atomic_dec_and_test(&cmd->ref))
 510                 return;
 511         kfree(cmd->bvec);
 512         cmd->bvec = NULL;
 513         if (likely(!blk_should_fake_timeout(rq->q)))
 514                 blk_mq_complete_request(rq);
 515 }
 516
 517 static void lo_rw_aio_complete(struct kiocb *iocb, long ret, long ret2)
 518 {
 519         struct loop_cmd *cmd = container_of(iocb, struct loop_cmd, iocb);
 520
 521         if (cmd->css)
 522                 css_put(cmd->css);
 523         cmd->ret = ret;
 524         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 525 }
 526
 527 static int lo_rw_aio(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd,
 528                      loff_t pos, bool rw)
 529 {
 530         struct iov_iter iter;
 531         struct req_iterator rq_iter;
 532         struct bio_vec *bvec;
 533         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 534         struct bio *bio = rq->bio;
 535         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 536         struct bio_vec tmp;
 537         unsigned int offset;
 538         int nr_bvec = 0;
 539         int ret;
 540
 541         rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter)
 542                 nr_bvec++;
 543
 544         if (rq->bio != rq->biotail) {
 545
 546                 bvec = kmalloc_array(nr_bvec, sizeof(struct bio_vec),
 547                                      GFP_NOIO);
 548                 if (!bvec)
 549                         return -EIO;
 550                 cmd->bvec = bvec;
 551
 552                 /*
 553                  * The bios of the request may be started from the middle of
 554                  * the 'bvec' because of bio splitting, so we can't directly
 555                  * copy bio->bi_iov_vec to new bvec. The rq_for_each_bvec
 556                  * API will take care of all details for us.
 557                  */
 558                 rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter) {
 559                         *bvec = tmp;
 560                         bvec++;
 561                 }
 562                 bvec = cmd->bvec;
 563                 offset = 0;
 564         } else {
 565                 /*
 566                  * Same here, this bio may be started from the middle of the
 567                  * 'bvec' because of bio splitting, so offset from the bvec
 568                  * must be passed to iov iterator
 569                  */
 570                 offset = bio->bi_iter.bi_bvec_done;
 571                 bvec = __bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
 572         }
 573         atomic_set(&cmd->ref, 2);
 574
 575         iov_iter_bvec(&iter, rw, bvec, nr_bvec, blk_rq_bytes(rq));
 576         iter.iov_offset = offset;
 577
 578         cmd->iocb.ki_pos = pos;
 579         cmd->iocb.ki_filp = file;
 580         cmd->iocb.ki_complete = lo_rw_aio_complete;
 581         cmd->iocb.ki_flags = IOCB_DIRECT;
 582         cmd->iocb.ki_ioprio = IOPRIO_PRIO_VALUE(IOPRIO_CLASS_NONE, 0);
 583         if (cmd->css)
 584                 kthread_associate_blkcg(cmd->css);
 585
 586         if (rw == WRITE)
 587                 ret = call_write_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 588         else
 589                 ret = call_read_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 590
 591         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 592         kthread_associate_blkcg(NULL);
 593
 594         if (ret != -EIOCBQUEUED)
 595                 cmd->iocb.ki_complete(&cmd->iocb, ret, 0);
 596         return 0;
 597 }
 598
 599 static int do_req_filebacked(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 600 {
 601         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 602         loff_t pos = ((loff_t) blk_rq_pos(rq) << 9) + lo->lo_offset;
 603
 604         /*
 605          * lo_write_simple and lo_read_simple should have been covered
 606          * by io submit style function like lo_rw_aio(), one blocker
 607          * is that lo_read_simple() need to call flush_dcache_page after
 608          * the page is written from kernel, and it isn't easy to handle
 609          * this in io submit style function which submits all segments
 610          * of the req at one time. And direct read IO doesn't need to
 611          * run flush_dcache_page().
 612          */
 613         switch (req_op(rq)) {
 614         case REQ_OP_FLUSH:
 615                 return lo_req_flush(lo, rq);
 616         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 617                 /*
 618                  * If the caller doesn't want deallocation, call zeroout to
 619                  * write zeroes the range.  Otherwise, punch them out.
 620                  */
 621                 return lo_fallocate(lo, rq, pos,
 622                         (rq->cmd_flags & REQ_NOUNMAP) ?
 623                                 FALLOC_FL_ZERO_RANGE :
 624                                 FALLOC_FL_PUNCH_HOLE);
 625         case REQ_OP_DISCARD:
 626                 return lo_fallocate(lo, rq, pos, FALLOC_FL_PUNCH_HOLE);
 627         case REQ_OP_WRITE:
 628                 if (lo->transfer)
 629                         return lo_write_transfer(lo, rq, pos);
 630                 else if (cmd->use_aio)
 631                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, WRITE);
 632                 else
 633                         return lo_write_simple(lo, rq, pos);
 634         case REQ_OP_READ:
 635                 if (lo->transfer)
 636                         return lo_read_transfer(lo, rq, pos);
 637                 else if (cmd->use_aio)
 638                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, READ);
 639                 else
 640                         return lo_read_simple(lo, rq, pos);
 641         default:
 642                 WARN_ON_ONCE(1);
 643                 return -EIO;
 644         }
 645 }
 646
 647 static inline void loop_update_dio(struct loop_device *lo)
 648 {
 649         __loop_update_dio(lo, (lo->lo_backing_file->f_flags & O_DIRECT) |
 650                                 lo->use_dio);
 651 }
 652
 653 static void loop_reread_partitions(struct loop_device *lo,
 654                                    struct block_device *bdev)
 655 {
 656         int rc;
 657
 658         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
 659         rc = bdev_disk_changed(bdev, false);
 660         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
 661         if (rc)
 662                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d (%s) failed (rc=%d)\n",
 663                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name, rc);
 664 }
 665
 666 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 667 {
 668         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 669
 670         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && MAJOR(i->i_rdev) == LOOP_MAJOR;
 671 }
 672
 673 static int loop_validate_file(struct file *file, struct block_device *bdev)
 674 {
 675         struct inode    *inode = file->f_mapping->host;
 676         struct file     *f = file;
 677
 678         /* Avoid recursion */
 679         while (is_loop_device(f)) {
 680                 struct loop_device *l;
 681
 682                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 683                         return -EBADF;
 684
 685                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 686                 if (l->lo_state != Lo_bound) {
 687                         return -EINVAL;
 688                 }
 689                 f = l->lo_backing_file;
 690         }
 691         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 692                 return -EINVAL;
 693         return 0;
 694 }
 695
 696 /*
 697  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 698  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 699  * the original file and in High Availability environments to switch to
 700  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 701  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 702  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 703  */
 704 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 705                           unsigned int arg)
 706 {
 707         struct file     *file = NULL, *old_file;
 708         int             error;
 709         bool            partscan;
 710
 711         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 712         if (error)
 713                 return error;
 714         error = -ENXIO;
 715         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 716                 goto out_err;
 717
 718         /* the loop device has to be read-only */
 719         error = -EINVAL;
 720         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 721                 goto out_err;
 722
 723         error = -EBADF;
 724         file = fget(arg);
 725         if (!file)
 726                 goto out_err;
 727
 728         error = loop_validate_file(file, bdev);
 729         if (error)
 730                 goto out_err;
 731
 732         old_file = lo->lo_backing_file;
 733
 734         error = -EINVAL;
 735
 736         /* size of the new backing store needs to be the same */
 737         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 738                 goto out_err;
 739
 740         /* and ... switch */
 741         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 742         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 743         lo->lo_backing_file = file;
 744         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(file->f_mapping);
 745         mapping_set_gfp_mask(file->f_mapping,
 746                              lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 747         loop_update_dio(lo);
 748         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 749         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
 750         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 751         /*
 752          * We must drop file reference outside of loop_ctl_mutex as dropping
 753          * the file ref can take bd_mutex which creates circular locking
 754          * dependency.
 755          */
 756         fput(old_file);
 757         if (partscan)
 758                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 759         return 0;
 760
 761 out_err:
 762         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 763         if (file)
 764                 fput(file);
 765         return error;
 766 }
 767
 768 /* loop sysfs attributes */
 769
 770 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 771                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 772 {
 773         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 774         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 775
 776         return callback(lo, page);
 777 }
 778
 779 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 780 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 781 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 782                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 783 {                                                                       \
 784         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 785 }                                                                       \
 786 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 787         __ATTR(_name, 0444, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 788
 789 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 790 {
 791         ssize_t ret;
 792         char *p = NULL;
 793
 794         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 795         if (lo->lo_backing_file)
 796                 p = file_path(lo->lo_backing_file, buf, PAGE_SIZE - 1);
 797         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 798
 799         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 800                 ret = PTR_ERR(p);
 801         else {
 802                 ret = strlen(p);
 803                 memmove(buf, p, ret);
 804                 buf[ret++] = '\n';
 805                 buf[ret] = 0;
 806         }
 807
 808         return ret;
 809 }
 810
 811 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 812 {
 813         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 814 }
 815
 816 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 817 {
 818         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 819 }
 820
 821 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 822 {
 823         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 824
 825         return sprintf(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 826 }
 827
 828 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 829 {
 830         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 831
 832         return sprintf(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 833 }
 834
 835 static ssize_t loop_attr_dio_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 836 {
 837         int dio = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO);
 838
 839         return sprintf(buf, "%s\n", dio ? "1" : "0");
 840 }
 841
 842 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 843 LOOP_ATTR_RO(offset);
 844 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 845 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 846 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 847 LOOP_ATTR_RO(dio);
 848
 849 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 850         &loop_attr_backing_file.attr,
 851         &loop_attr_offset.attr,
 852         &loop_attr_sizelimit.attr,
 853         &loop_attr_autoclear.attr,
 854         &loop_attr_partscan.attr,
 855         &loop_attr_dio.attr,
 856         NULL,
 857 };
 858
 859 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 860         .name = "loop",
 861         .attrs= loop_attrs,
 862 };
 863
 864 static void loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 865 {
 866         lo->sysfs_inited = !sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 867                                                 &loop_attribute_group);
 868 }
 869
 870 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 871 {
 872         if (lo->sysfs_inited)
 873                 sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 874                                    &loop_attribute_group);
 875 }
 876
 877 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 878 {
 879         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 880         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 881         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 882         u32 granularity, max_discard_sectors;
 883
 884         /*
 885          * If the backing device is a block device, mirror its zeroing
 886          * capability. Set the discard sectors to the block device's zeroing
 887          * capabilities because loop discards result in blkdev_issue_zeroout(),
 888          * not blkdev_issue_discard(). This maintains consistent behavior with
 889          * file-backed loop devices: discarded regions read back as zero.
 890          */
 891         if (S_ISBLK(inode->i_mode) && !lo->lo_encrypt_key_size) {
 892                 struct request_queue *backingq;
 893
 894                 backingq = bdev_get_queue(inode->i_bdev);
 895
 896                 max_discard_sectors = backingq->limits.max_write_zeroes_sectors;
 897                 granularity = backingq->limits.discard_granularity ?:
 898                         queue_physical_block_size(backingq);
 899
 900         /*
 901          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 902          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 903          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 904          * useful information.
 905          */
 906         } else if (!file->f_op->fallocate || lo->lo_encrypt_key_size) {
 907                 max_discard_sectors = 0;
 908                 granularity = 0;
 909
 910         } else {
 911                 max_discard_sectors = UINT_MAX >> 9;
 912                 granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 913         }
 914
 915         if (max_discard_sectors) {
 916                 q->limits.discard_granularity = granularity;
 917                 blk_queue_max_discard_sectors(q, max_discard_sectors);
 918                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, max_discard_sectors);
 919                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 920         } else {
 921                 q->limits.discard_granularity = 0;
 922                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 923                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 924                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 925         }
 926         q->limits.discard_alignment = 0;
 927 }
 928
 929 static void loop_unprepare_queue(struct loop_device *lo)
 930 {
 931         kthread_flush_worker(&lo->worker);
 932         kthread_stop(lo->worker_task);
 933 }
 934
 935 static int loop_kthread_worker_fn(void *worker_ptr)
 936 {
 937         current->flags |= PF_LOCAL_THROTTLE | PF_MEMALLOC_NOIO;
 938         return kthread_worker_fn(worker_ptr);
 939 }
 940
 941 static int loop_prepare_queue(struct loop_device *lo)
 942 {
 943         kthread_init_worker(&lo->worker);
 944         lo->worker_task = kthread_run(loop_kthread_worker_fn,
 945                         &lo->worker, "loop%d", lo->lo_number);
 946         if (IS_ERR(lo->worker_task))
 947                 return -ENOMEM;
 948         set_user_nice(lo->worker_task, MIN_NICE);
 949         return 0;
 950 }
 951
 952 static void loop_update_rotational(struct loop_device *lo)
 953 {
 954         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 955         struct inode *file_inode = file->f_mapping->host;
 956         struct block_device *file_bdev = file_inode->i_sb->s_bdev;
 957         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 958         bool nonrot = true;
 959
 960         /* not all filesystems (e.g. tmpfs) have a sb->s_bdev */
 961         if (file_bdev)
 962                 nonrot = blk_queue_nonrot(bdev_get_queue(file_bdev));
 963
 964         if (nonrot)
 965                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 966         else
 967                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 968 }
 969
 970 static int
 971 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
 972 {
 973         int err = 0;
 974         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
 975
 976         if (xfer) {
 977                 if (xfer->release)
 978                         err = xfer->release(lo);
 979                 lo->transfer = NULL;
 980                 lo->lo_encryption = NULL;
 981                 module_put(xfer->owner);
 982         }
 983         return err;
 984 }
 985
 986 static int
 987 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
 988                const struct loop_info64 *i)
 989 {
 990         int err = 0;
 991
 992         if (xfer) {
 993                 struct module *owner = xfer->owner;
 994
 995                 if (!try_module_get(owner))
 996                         return -EINVAL;
 997                 if (xfer->init)
 998                         err = xfer->init(lo, i);
 999                 if (err)
1000                         module_put(owner);
1001                 else
1002                         lo->lo_encryption = xfer;
1003         }
1004         return err;
1005 }
1006
1007 /**
1008  * loop_set_status_from_info - configure device from loop_info
1009  * @lo: struct loop_device to configure
1010  * @info: struct loop_info64 to configure the device with
1011  *
1012  * Configures the loop device parameters according to the passed
1013  * in loop_info64 configuration.
1014  */
1015 static int
1016 loop_set_status_from_info(struct loop_device *lo,
1017                           const struct loop_info64 *info)
1018 {
1019         int err;
1020         struct loop_func_table *xfer;
1021         kuid_t uid = current_uid();
1022
1023         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE)
1024                 return -EINVAL;
1025
1026         err = loop_release_xfer(lo);
1027         if (err)
1028                 return err;
1029
1030         if (info->lo_encrypt_type) {
1031                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1032
1033                 if (type >= MAX_LO_CRYPT)
1034                         return -EINVAL;
1035                 xfer = xfer_funcs[type];
1036                 if (xfer == NULL)
1037                         return -EINVAL;
1038         } else
1039                 xfer = NULL;
1040
1041         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1042         if (err)
1043                 return err;
1044
1045         lo->lo_offset = info->lo_offset;
1046         lo->lo_sizelimit = info->lo_sizelimit;
1047         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1048         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1049         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1050         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1051
1052         if (!xfer)
1053                 xfer = &none_funcs;
1054         lo->transfer = xfer->transfer;
1055         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1056
1057         lo->lo_flags = info->lo_flags;
1058
1059         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1060         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1061         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1062         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1063                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1064                        info->lo_encrypt_key_size);
1065                 lo->lo_key_owner = uid;
1066         }
1067
1068         return 0;
1069 }
1070
1071 static int loop_configure(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
1072                           struct block_device *bdev,
1073                           const struct loop_config *config)
1074 {
1075         struct file     *file;
1076         struct inode    *inode;
1077         struct address_space *mapping;
1078         struct block_device *claimed_bdev = NULL;
1079         int             error;
1080         loff_t          size;
1081         bool            partscan;
1082         unsigned short  bsize;
1083
1084         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
1085         __module_get(THIS_MODULE);
1086
1087         error = -EBADF;
1088         file = fget(config->fd);
1089         if (!file)
1090                 goto out;
1091
1092         /*
1093          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
1094          * here to avoid changing device under exclusive owner.
1095          */
1096         if (!(mode & FMODE_EXCL)) {
1097                 claimed_bdev = bdev->bd_contains;
1098                 error = bd_prepare_to_claim(bdev, claimed_bdev, loop_configure);
1099                 if (error)
1100                         goto out_putf;
1101         }
1102
1103         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1104         if (error)
1105                 goto out_bdev;
1106
1107         error = -EBUSY;
1108         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
1109                 goto out_unlock;
1110
1111         error = loop_validate_file(file, bdev);
1112         if (error)
1113                 goto out_unlock;
1114
1115         mapping = file->f_mapping;
1116         inode = mapping->host;
1117
1118         if ((config->info.lo_flags & ~LOOP_CONFIGURE_SETTABLE_FLAGS) != 0) {
1119                 error = -EINVAL;
1120                 goto out_unlock;
1121         }
1122
1123         if (config->block_size) {
1124                 error = loop_validate_block_size(config->block_size);
1125                 if (error)
1126                         goto out_unlock;
1127         }
1128
1129         error = loop_set_status_from_info(lo, &config->info);
1130         if (error)
1131                 goto out_unlock;
1132
1133         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
1134             !file->f_op->write_iter)
1135                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
1136
1137         error = loop_prepare_queue(lo);
1138         if (error)
1139                 goto out_unlock;
1140
1141         set_device_ro(bdev, (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
1142
1143         lo->use_dio = lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO;
1144         lo->lo_device = bdev;
1145         lo->lo_backing_file = file;
1146         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
1147         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
1148
1149         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
1150                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
1151
1152         if (config->block_size)
1153                 bsize = config->block_size;
1154         else if ((lo->lo_backing_file->f_flags & O_DIRECT) && inode->i_sb->s_bdev)
1155                 /* In case of direct I/O, match underlying block size */
1156                 bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
1157         else
1158                 bsize = 512;
1159
1160         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, bsize);
1161         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, bsize);
1162         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, bsize);
1163
1164         loop_update_rotational(lo);
1165         loop_update_dio(lo);
1166         loop_sysfs_init(lo);
1167
1168         size = get_loop_size(lo, file);
1169         loop_set_size(lo, size);
1170
1171         set_blocksize(bdev, S_ISBLK(inode->i_mode) ?
1172                       block_size(inode->i_bdev) : PAGE_SIZE);
1173
1174         lo->lo_state = Lo_bound;
1175         if (part_shift)
1176                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1177         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
1178         if (partscan)
1179                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1180
1181         /* Grab the block_device to prevent its destruction after we
1182          * put /dev/loopXX inode. Later in __loop_clr_fd() we bdput(bdev).
1183          */
1184         bdgrab(bdev);
1185         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1186         if (partscan)
1187                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1188         if (claimed_bdev)
1189                 bd_abort_claiming(bdev, claimed_bdev, loop_configure);
1190         return 0;
1191
1192 out_unlock:
1193         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1194 out_bdev:
1195         if (claimed_bdev)
1196                 bd_abort_claiming(bdev, claimed_bdev, loop_configure);
1197 out_putf:
1198         fput(file);
1199 out:
1200         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1201         module_put(THIS_MODULE);
1202         return error;
1203 }
1204
1205 static int __loop_clr_fd(struct loop_device *lo, bool release)
1206 {
1207         struct file *filp = NULL;
1208         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1209         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1210         int err = 0;
1211         bool partscan = false;
1212         int lo_number;
1213
1214         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1215         if (WARN_ON_ONCE(lo->lo_state != Lo_rundown)) {
1216                 err = -ENXIO;
1217                 goto out_unlock;
1218         }
1219
1220         filp = lo->lo_backing_file;
1221         if (filp == NULL) {
1222                 err = -EINVAL;
1223                 goto out_unlock;
1224         }
1225
1226         /* freeze request queue during the transition */
1227         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1228
1229         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1230         lo->lo_backing_file = NULL;
1231         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1232
1233         loop_release_xfer(lo);
1234         lo->transfer = NULL;
1235         lo->ioctl = NULL;
1236         lo->lo_device = NULL;
1237         lo->lo_encryption = NULL;
1238         lo->lo_offset = 0;
1239         lo->lo_sizelimit = 0;
1240         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1241         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1242         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1243         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1244         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1245         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1246         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, 512);
1247         if (bdev) {
1248                 bdput(bdev);
1249                 invalidate_bdev(bdev);
1250                 bdev->bd_inode->i_mapping->wb_err = 0;
1251         }
1252         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1253         loop_sysfs_exit(lo);
1254         if (bdev) {
1255                 bd_set_nr_sectors(bdev, 0);
1256                 /* let user-space know about this change */
1257                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1258         }
1259         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1260         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1261         module_put(THIS_MODULE);
1262         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1263
1264         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev;
1265         lo_number = lo->lo_number;
1266         loop_unprepare_queue(lo);
1267 out_unlock:
1268         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1269         if (partscan) {
1270                 /*
1271                  * bd_mutex has been held already in release path, so don't
1272                  * acquire it if this function is called in such case.
1273                  *
1274                  * If the reread partition isn't from release path, lo_refcnt
1275                  * must be at least one and it can only become zero when the
1276                  * current holder is released.
1277                  */
1278                 if (!release)
1279                         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1280                 err = bdev_disk_changed(bdev, false);
1281                 if (!release)
1282                         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1283                 if (err)
1284                         pr_warn("%s: partition scan of loop%d failed (rc=%d)\n",
1285                                 __func__, lo_number, err);
1286                 /* Device is gone, no point in returning error */
1287                 err = 0;
1288         }
1289
1290         /*
1291          * lo->lo_state is set to Lo_unbound here after above partscan has
1292          * finished.
1293          *
1294          * There cannot be anybody else entering __loop_clr_fd() as
1295          * lo->lo_backing_file is already cleared and Lo_rundown state
1296          * protects us from all the other places trying to change the 'lo'
1297          * device.
1298          */
1299         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1300         lo->lo_flags = 0;
1301         if (!part_shift)
1302                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1303         lo->lo_state = Lo_unbound;
1304         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1305
1306         /*
1307          * Need not hold loop_ctl_mutex to fput backing file.
1308          * Calling fput holding loop_ctl_mutex triggers a circular
1309          * lock dependency possibility warning as fput can take
1310          * bd_mutex which is usually taken before loop_ctl_mutex.
1311          */
1312         if (filp)
1313                 fput(filp);
1314         return err;
1315 }
1316
1317 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1318 {
1319         int err;
1320
1321         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1322         if (err)
1323                 return err;
1324         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1325                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1326                 return -ENXIO;
1327         }
1328         /*
1329          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1330          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1331          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1332          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1333          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1334          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1335          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1336          * command to fail with EBUSY.
1337          */
1338         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1339                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1340                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1341                 return 0;
1342         }
1343         lo->lo_state = Lo_rundown;
1344         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1345
1346         return __loop_clr_fd(lo, false);
1347 }
1348
1349 static int
1350 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1351 {
1352         int err;
1353         struct block_device *bdev;
1354         kuid_t uid = current_uid();
1355         int prev_lo_flags;
1356         bool partscan = false;
1357         bool size_changed = false;
1358
1359         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1360         if (err)
1361                 return err;
1362         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1363             !uid_eq(lo->lo_key_owner, uid) &&
1364             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1365                 err = -EPERM;
1366                 goto out_unlock;
1367         }
1368         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1369                 err = -ENXIO;
1370                 goto out_unlock;
1371         }
1372
1373         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1374             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1375                 size_changed = true;
1376                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1377                 invalidate_bdev(lo->lo_device);
1378         }
1379
1380         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1381         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1382
1383         if (size_changed && lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1384                 /* If any pages were dirtied after invalidate_bdev(), try again */
1385                 err = -EAGAIN;
1386                 pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1387                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1388                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1389                 goto out_unfreeze;
1390         }
1391
1392         prev_lo_flags = lo->lo_flags;
1393
1394         err = loop_set_status_from_info(lo, info);
1395         if (err)
1396                 goto out_unfreeze;
1397
1398         /* Mask out flags that can't be set using LOOP_SET_STATUS. */
1399         lo->lo_flags &= LOOP_SET_STATUS_SETTABLE_FLAGS;
1400         /* For those flags, use the previous values instead */
1401         lo->lo_flags |= prev_lo_flags & ~LOOP_SET_STATUS_SETTABLE_FLAGS;
1402         /* For flags that can't be cleared, use previous values too */
1403         lo->lo_flags |= prev_lo_flags & ~LOOP_SET_STATUS_CLEARABLE_FLAGS;
1404
1405         if (size_changed) {
1406                 loff_t new_size = get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit,
1407                                            lo->lo_backing_file);
1408                 loop_set_size(lo, new_size);
1409         }
1410
1411         loop_config_discard(lo);
1412
1413         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1414         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1415
1416 out_unfreeze:
1417         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1418
1419         if (!err && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1420              !(prev_lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1421                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1422                 bdev = lo->lo_device;
1423                 partscan = true;
1424         }
1425 out_unlock:
1426         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1427         if (partscan)
1428                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1429
1430         return err;
1431 }
1432
1433 static int
1434 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1435 {
1436         struct path path;
1437         struct kstat stat;
1438         int ret;
1439
1440         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1441         if (ret)
1442                 return ret;
1443         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1444                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1445                 return -ENXIO;
1446         }
1447
1448         memset(info, 0, sizeof(*info));
1449         info->lo_number = lo->lo_number;
1450         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1451         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1452         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1453         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1454         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1455         info->lo_encrypt_type =
1456                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1457         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1458                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1459                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1460                        lo->lo_encrypt_key_size);
1461         }
1462
1463         /* Drop loop_ctl_mutex while we call into the filesystem. */
1464         path = lo->lo_backing_file->f_path;
1465         path_get(&path);
1466         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1467         ret = vfs_getattr(&path, &stat, STATX_INO, AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1468         if (!ret) {
1469                 info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1470                 info->lo_inode = stat.ino;
1471                 info->lo_rdevice = huge_encode_dev(stat.rdev);
1472         }
1473         path_put(&path);
1474         return ret;
1475 }
1476
1477 static void
1478 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1479 {
1480         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1481         info64->lo_number = info->lo_number;
1482         info64->lo_device = info->lo_device;
1483         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1484         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1485         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1486         info64->lo_sizelimit = 0;
1487         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1488         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1489         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1490         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1491         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1492         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1493                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1494         else
1495                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1496         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1497 }
1498
1499 static int
1500 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1501 {
1502         memset(info, 0, sizeof(*info));
1503         info->lo_number = info64->lo_number;
1504         info->lo_device = info64->lo_device;
1505         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1506         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1507         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1508         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1509         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1510         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1511         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1512         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1513         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1514                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1515         else
1516                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1517         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1518
1519         /* error in case values were truncated */
1520         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1521             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1522             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1523             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1524                 return -EOVERFLOW;
1525
1526         return 0;
1527 }
1528
1529 static int
1530 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1531 {
1532         struct loop_info info;
1533         struct loop_info64 info64;
1534
1535         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1536                 return -EFAULT;
1537         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1538         return loop_set_status(lo, &info64);
1539 }
1540
1541 static int
1542 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1543 {
1544         struct loop_info64 info64;
1545
1546         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1547                 return -EFAULT;
1548         return loop_set_status(lo, &info64);
1549 }
1550
1551 static int
1552 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1553         struct loop_info info;
1554         struct loop_info64 info64;
1555         int err;
1556
1557         if (!arg)
1558                 return -EINVAL;
1559         err = loop_get_status(lo, &info64);
1560         if (!err)
1561                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1562         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1563                 err = -EFAULT;
1564
1565         return err;
1566 }
1567
1568 static int
1569 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1570         struct loop_info64 info64;
1571         int err;
1572
1573         if (!arg)
1574                 return -EINVAL;
1575         err = loop_get_status(lo, &info64);
1576         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1577                 err = -EFAULT;
1578
1579         return err;
1580 }
1581
1582 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1583 {
1584         loff_t size;
1585
1586         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1587                 return -ENXIO;
1588
1589         size = get_loop_size(lo, lo->lo_backing_file);
1590         loop_set_size(lo, size);
1591
1592         return 0;
1593 }
1594
1595 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1596 {
1597         int error = -ENXIO;
1598         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1599                 goto out;
1600
1601         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1602         if (lo->use_dio == !!arg)
1603                 return 0;
1604         error = -EINVAL;
1605  out:
1606         return error;
1607 }
1608
1609 static int loop_set_block_size(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1610 {
1611         int err = 0;
1612
1613         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1614                 return -ENXIO;
1615
1616         err = loop_validate_block_size(arg);
1617         if (err)
1618                 return err;
1619
1620         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size == arg)
1621                 return 0;
1622
1623         sync_blockdev(lo->lo_device);
1624         invalidate_bdev(lo->lo_device);
1625
1626         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1627
1628         /* invalidate_bdev should have truncated all the pages */
1629         if (lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1630                 err = -EAGAIN;
1631                 pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1632                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1633                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1634                 goto out_unfreeze;
1635         }
1636
1637         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1638         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1639         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, arg);
1640         loop_update_dio(lo);
1641 out_unfreeze:
1642         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1643
1644         return err;
1645 }
1646
1647 static int lo_simple_ioctl(struct loop_device *lo, unsigned int cmd,
1648                            unsigned long arg)
1649 {
1650         int err;
1651
1652         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1653         if (err)
1654                 return err;
1655         switch (cmd) {
1656         case LOOP_SET_CAPACITY:
1657                 err = loop_set_capacity(lo);
1658                 break;
1659         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1660                 err = loop_set_dio(lo, arg);
1661                 break;
1662         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1663                 err = loop_set_block_size(lo, arg);
1664                 break;
1665         default:
1666                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1667         }
1668         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1669         return err;
1670 }
1671
1672 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1673         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1674 {
1675         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1676         void __user *argp = (void __user *) arg;
1677         int err;
1678
1679         switch (cmd) {
1680         case LOOP_SET_FD: {
1681                 /*
1682                  * Legacy case - pass in a zeroed out struct loop_config with
1683                  * only the file descriptor set , which corresponds with the
1684                  * default parameters we'd have used otherwise.
1685                  */
1686                 struct loop_config config;
1687
1688                 memset(&config, 0, sizeof(config));
1689                 config.fd = arg;
1690
1691                 return loop_configure(lo, mode, bdev, &config);
1692         }
1693         case LOOP_CONFIGURE: {
1694                 struct loop_config config;
1695
1696                 if (copy_from_user(&config, argp, sizeof(config)))
1697                         return -EFAULT;
1698
1699                 return loop_configure(lo, mode, bdev, &config);
1700         }
1701         case LOOP_CHANGE_FD:
1702                 return loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1703         case LOOP_CLR_FD:
1704                 return loop_clr_fd(lo);
1705         case LOOP_SET_STATUS:
1706                 err = -EPERM;
1707                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1708                         err = loop_set_status_old(lo, argp);
1709                 }
1710                 break;
1711         case LOOP_GET_STATUS:
1712                 return loop_get_status_old(lo, argp);
1713         case LOOP_SET_STATUS64:
1714                 err = -EPERM;
1715                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1716                         err = loop_set_status64(lo, argp);
1717                 }
1718                 break;
1719         case LOOP_GET_STATUS64:
1720                 return loop_get_status64(lo, argp);
1721         case LOOP_SET_CAPACITY:
1722         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1723         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1724                 if (!(mode & FMODE_WRITE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1725                         return -EPERM;
1726                 fallthrough;
1727         default:
1728                 err = lo_simple_ioctl(lo, cmd, arg);
1729                 break;
1730         }
1731
1732         return err;
1733 }
1734
1735 #ifdef CONFIG_COMPAT
1736 struct compat_loop_info {
1737         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1738         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1739         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1740         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1741         compat_int_t    lo_offset;
1742         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1743         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1744         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1745         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1746         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1747         compat_ulong_t  lo_init[2];
1748         char            reserved[4];
1749 };
1750
1751 /*
1752  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1753  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1754  */
1755 static noinline int
1756 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1757                         struct loop_info64 *info64)
1758 {
1759         struct compat_loop_info info;
1760
1761         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1762                 return -EFAULT;
1763
1764         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1765         info64->lo_number = info.lo_number;
1766         info64->lo_device = info.lo_device;
1767         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1768         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1769         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1770         info64->lo_sizelimit = 0;
1771         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1772         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1773         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1774         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1775         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1776         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1777                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1778         else
1779                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1780         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1781         return 0;
1782 }
1783
1784 /*
1785  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1786  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1787  */
1788 static noinline int
1789 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1790                       struct compat_loop_info __user *arg)
1791 {
1792         struct compat_loop_info info;
1793
1794         memset(&info, 0, sizeof(info));
1795         info.lo_number = info64->lo_number;
1796         info.lo_device = info64->lo_device;
1797         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1798         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1799         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1800         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1801         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1802         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1803         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1804         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1805         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1806                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1807         else
1808                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1809         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1810
1811         /* error in case values were truncated */
1812         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1813             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1814             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1815             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1816             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1817             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1818                 return -EOVERFLOW;
1819
1820         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1821                 return -EFAULT;
1822         return 0;
1823 }
1824
1825 static int
1826 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1827                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1828 {
1829         struct loop_info64 info64;
1830         int ret;
1831
1832         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1833         if (ret < 0)
1834                 return ret;
1835         return loop_set_status(lo, &info64);
1836 }
1837
1838 static int
1839 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1840                        struct compat_loop_info __user *arg)
1841 {
1842         struct loop_info64 info64;
1843         int err;
1844
1845         if (!arg)
1846                 return -EINVAL;
1847         err = loop_get_status(lo, &info64);
1848         if (!err)
1849                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1850         return err;
1851 }
1852
1853 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1854                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1855 {
1856         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1857         int err;
1858
1859         switch(cmd) {
1860         case LOOP_SET_STATUS:
1861                 err = loop_set_status_compat(lo,
1862                              (const struct compat_loop_info __user *)arg);
1863                 break;
1864         case LOOP_GET_STATUS:
1865                 err = loop_get_status_compat(lo,
1866                                      (struct compat_loop_info __user *)arg);
1867                 break;
1868         case LOOP_SET_CAPACITY:
1869         case LOOP_CLR_FD:
1870         case LOOP_GET_STATUS64:
1871         case LOOP_SET_STATUS64:
1872         case LOOP_CONFIGURE:
1873                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1874                 fallthrough;
1875         case LOOP_SET_FD:
1876         case LOOP_CHANGE_FD:
1877         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1878         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1879                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1880                 break;
1881         default:
1882                 err = -ENOIOCTLCMD;
1883                 break;
1884         }
1885         return err;
1886 }
1887 #endif
1888
1889 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1890 {
1891         struct loop_device *lo;
1892         int err;
1893
1894         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1895         if (err)
1896                 return err;
1897         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1898         if (!lo) {
1899                 err = -ENXIO;
1900                 goto out;
1901         }
1902
1903         atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1904 out:
1905         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1906         return err;
1907 }
1908
1909 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1910 {
1911         struct loop_device *lo;
1912
1913         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1914         lo = disk->private_data;
1915         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1916                 goto out_unlock;
1917
1918         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1919                 if (lo->lo_state != Lo_bound)
1920                         goto out_unlock;
1921                 lo->lo_state = Lo_rundown;
1922                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1923                 /*
1924                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1925                  * and remove configuration after last close.
1926                  */
1927                 __loop_clr_fd(lo, true);
1928                 return;
1929         } else if (lo->lo_state == Lo_bound) {
1930                 /*
1931                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1932                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1933                  */
1934                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1935                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1936         }
1937
1938 out_unlock:
1939         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1940 }
1941
1942 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1943         .owner =        THIS_MODULE,
1944         .open =         lo_open,
1945         .release =      lo_release,
1946         .ioctl =        lo_ioctl,
1947 #ifdef CONFIG_COMPAT
1948         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1949 #endif
1950 };
1951
1952 /*
1953  * And now the modules code and kernel interface.
1954  */
1955 static int max_loop;
1956 module_param(max_loop, int, 0444);
1957 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1958 module_param(max_part, int, 0444);
1959 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1960 MODULE_LICENSE("GPL");
1961 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1962
1963 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1964 {
1965         unsigned int n = funcs->number;
1966
1967         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1968                 return -EINVAL;
1969         xfer_funcs[n] = funcs;
1970         return 0;
1971 }
1972
1973 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1974 {
1975         struct loop_device *lo = ptr;
1976         struct loop_func_table *xfer = data;
1977
1978         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1979         if (lo->lo_encryption == xfer)
1980                 loop_release_xfer(lo);
1981         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1982         return 0;
1983 }
1984
1985 int loop_unregister_transfer(int number)
1986 {
1987         unsigned int n = number;
1988         struct loop_func_table *xfer;
1989
1990         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1991                 return -EINVAL;
1992
1993         xfer_funcs[n] = NULL;
1994         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1995         return 0;
1996 }
1997
1998 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1999 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
2000
2001 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
2002                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
2003 {
2004         struct request *rq = bd->rq;
2005         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
2006         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
2007
2008         blk_mq_start_request(rq);
2009
2010         if (lo->lo_state != Lo_bound)
2011                 return BLK_STS_IOERR;
2012
2013         switch (req_op(rq)) {
2014         case REQ_OP_FLUSH:
2015         case REQ_OP_DISCARD:
2016         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
2017                 cmd->use_aio = false;
2018                 break;
2019         default:
2020                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
2021                 break;
2022         }
2023
2024         /* always use the first bio's css */
2025 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
2026         if (cmd->use_aio && rq->bio && rq->bio->bi_blkg) {
2027                 cmd->css = &bio_blkcg(rq->bio)->css;
2028                 css_get(cmd->css);
2029         } else
2030 #endif
2031                 cmd->css = NULL;
2032         kthread_queue_work(&lo->worker, &cmd->work);
2033
2034         return BLK_STS_OK;
2035 }
2036
2037 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
2038 {
2039         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
2040         const bool write = op_is_write(req_op(rq));
2041         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
2042         int ret = 0;
2043
2044         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
2045                 ret = -EIO;
2046                 goto failed;
2047         }
2048
2049         ret = do_req_filebacked(lo, rq);
2050  failed:
2051         /* complete non-aio request */
2052         if (!cmd->use_aio || ret) {
2053                 if (ret == -EOPNOTSUPP)
2054                         cmd->ret = ret;
2055                 else
2056                         cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
2057                 if (likely(!blk_should_fake_timeout(rq->q)))
2058                         blk_mq_complete_request(rq);
2059         }
2060 }
2061
2062 static void loop_queue_work(struct kthread_work *work)
2063 {
2064         struct loop_cmd *cmd =
2065                 container_of(work, struct loop_cmd, work);
2066
2067         loop_handle_cmd(cmd);
2068 }
2069
2070 static int loop_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
2071                 unsigned int hctx_idx, unsigned int numa_node)
2072 {
2073         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
2074
2075         kthread_init_work(&cmd->work, loop_queue_work);
2076         return 0;
2077 }
2078
2079 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
2080         .queue_rq       = loop_queue_rq,
2081         .init_request   = loop_init_request,
2082         .complete       = lo_complete_rq,
2083 };
2084
2085 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
2086 {
2087         struct loop_device *lo;
2088         struct gendisk *disk;
2089         int err;
2090
2091         err = -ENOMEM;
2092         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
2093         if (!lo)
2094                 goto out;
2095
2096         lo->lo_state = Lo_unbound;
2097
2098         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
2099         if (i >= 0) {
2100                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
2101                 if (err == -ENOSPC)
2102                         err = -EEXIST;
2103         } else {
2104                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
2105         }
2106         if (err < 0)
2107                 goto out_free_dev;
2108         i = err;
2109
2110         err = -ENOMEM;
2111         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
2112         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
2113         lo->tag_set.queue_depth = 128;
2114         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
2115         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
2116         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE | BLK_MQ_F_STACKING;
2117         lo->tag_set.driver_data = lo;
2118
2119         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
2120         if (err)
2121                 goto out_free_idr;
2122
2123         lo->lo_queue = blk_mq_init_queue(&lo->tag_set);
2124         if (IS_ERR(lo->lo_queue)) {
2125                 err = PTR_ERR(lo->lo_queue);
2126                 goto out_cleanup_tags;
2127         }
2128         lo->lo_queue->queuedata = lo;
2129
2130         blk_queue_max_hw_sectors(lo->lo_queue, BLK_DEF_MAX_SECTORS);
2131
2132         /*
2133          * By default, we do buffer IO, so it doesn't make sense to enable
2134          * merge because the I/O submitted to backing file is handled page by
2135          * page. For directio mode, merge does help to dispatch bigger request
2136          * to underlayer disk. We will enable merge once directio is enabled.
2137          */
2138         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
2139
2140         err = -ENOMEM;
2141         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
2142         if (!disk)
2143                 goto out_free_queue;
2144
2145         /*
2146          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
2147          * scanning can be requested individually per-device during its
2148          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
2149          * devices. The needed partition minors are allocated from the
2150          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
2151          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
2152          * used.
2153          *
2154          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
2155          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
2156          * multiples of max_part.
2157          *
2158          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
2159          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
2160          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
2161          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
2162          */
2163         if (!part_shift)
2164                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
2165         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
2166         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
2167         lo->lo_number           = i;
2168         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
2169         disk->major             = LOOP_MAJOR;
2170         disk->first_minor       = i << part_shift;
2171         disk->fops              = &lo_fops;
2172         disk->private_data      = lo;
2173         disk->queue             = lo->lo_queue;
2174         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
2175         add_disk(disk);
2176         *l = lo;
2177         return lo->lo_number;
2178
2179 out_free_queue:
2180         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2181 out_cleanup_tags:
2182         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2183 out_free_idr:
2184         idr_remove(&loop_index_idr, i);
2185 out_free_dev:
2186         kfree(lo);
2187 out:
2188         return err;
2189 }
2190
2191 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
2192 {
2193         del_gendisk(lo->lo_disk);
2194         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2195         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2196         put_disk(lo->lo_disk);
2197         kfree(lo);
2198 }
2199
2200 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
2201 {
2202         struct loop_device *lo = ptr;
2203         struct loop_device **l = data;
2204
2205         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
2206                 *l = lo;
2207                 return 1;
2208         }
2209         return 0;
2210 }
2211
2212 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
2213 {
2214         struct loop_device *lo;
2215         int ret = -ENODEV;
2216
2217         if (i < 0) {
2218                 int err;
2219
2220                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
2221                 if (err == 1) {
2222                         *l = lo;
2223                         ret = lo->lo_number;
2224                 }
2225                 goto out;
2226         }
2227
2228         /* lookup and return a specific i */
2229         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
2230         if (lo) {
2231                 *l = lo;
2232                 ret = lo->lo_number;
2233         }
2234 out:
2235         return ret;
2236 }
2237
2238 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
2239 {
2240         struct loop_device *lo;
2241         struct kobject *kobj;
2242         int err;
2243
2244         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2245         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2246         if (err < 0)
2247                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2248         if (err < 0)
2249                 kobj = NULL;
2250         else
2251                 kobj = get_disk_and_module(lo->lo_disk);
2252         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2253
2254         *part = 0;
2255         return kobj;
2256 }
2257
2258 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
2259                                unsigned long parm)
2260 {
2261         struct loop_device *lo;
2262         int ret;
2263
2264         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
2265         if (ret)
2266                 return ret;
2267
2268         ret = -ENOSYS;
2269         switch (cmd) {
2270         case LOOP_CTL_ADD:
2271                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2272                 if (ret >= 0) {
2273                         ret = -EEXIST;
2274                         break;
2275                 }
2276                 ret = loop_add(&lo, parm);
2277                 break;
2278         case LOOP_CTL_REMOVE:
2279                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2280                 if (ret < 0)
2281                         break;
2282                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
2283                         ret = -EBUSY;
2284                         break;
2285                 }
2286                 if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
2287                         ret = -EBUSY;
2288                         break;
2289                 }
2290                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
2291                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
2292                 loop_remove(lo);
2293                 break;
2294         case LOOP_CTL_GET_FREE:
2295                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
2296                 if (ret >= 0)
2297                         break;
2298                 ret = loop_add(&lo, -1);
2299         }
2300         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2301
2302         return ret;
2303 }
2304
2305 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
2306         .open           = nonseekable_open,
2307         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
2308         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
2309         .owner          = THIS_MODULE,
2310         .llseek         = noop_llseek,
2311 };
2312
2313 static struct miscdevice loop_misc = {
2314         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
2315         .name           = "loop-control",
2316         .fops           = &loop_ctl_fops,
2317 };
2318
2319 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
2320 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
2321
2322 static int __init loop_init(void)
2323 {
2324         int i, nr;
2325         unsigned long range;
2326         struct loop_device *lo;
2327         int err;
2328
2329         part_shift = 0;
2330         if (max_part > 0) {
2331                 part_shift = fls(max_part);
2332
2333                 /*
2334                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2335                  * to user space so that user can decide correct minor number
2336                  * if [s]he want to create more devices.
2337                  *
2338                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2339                  * for the whole disk.
2340                  */
2341                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2342         }
2343
2344         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2345                 err = -EINVAL;
2346                 goto err_out;
2347         }
2348
2349         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2350                 err = -EINVAL;
2351                 goto err_out;
2352         }
2353
2354         /*
2355          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2356          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2357          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2358          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2359          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2360          * a 'dead' device node.
2361          */
2362         if (max_loop) {
2363                 nr = max_loop;
2364                 range = max_loop << part_shift;
2365         } else {
2366                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2367                 range = 1UL << MINORBITS;
2368         }
2369
2370         err = misc_register(&loop_misc);
2371         if (err < 0)
2372                 goto err_out;
2373
2374
2375         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop")) {
2376                 err = -EIO;
2377                 goto misc_out;
2378         }
2379
2380         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
2381                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
2382
2383         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2384         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2385         for (i = 0; i < nr; i++)
2386                 loop_add(&lo, i);
2387         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2388
2389         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2390         return 0;
2391
2392 misc_out:
2393         misc_deregister(&loop_misc);
2394 err_out:
2395         return err;
2396 }
2397
2398 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
2399 {
2400         struct loop_device *lo = ptr;
2401
2402         loop_remove(lo);
2403         return 0;
2404 }
2405
2406 static void __exit loop_exit(void)
2407 {
2408         unsigned long range;
2409
2410         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
2411
2412         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2413
2414         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
2415         idr_destroy(&loop_index_idr);
2416
2417         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
2418         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2419
2420         misc_deregister(&loop_misc);
2421
2422         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2423 }
2424
2425 module_init(loop_init);
2426 module_exit(loop_exit);
2427
2428 #ifndef MODULE
2429 static int __init max_loop_setup(char *str)
2430 {
2431         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2432         return 1;
2433 }
2434
2435 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2436 #endif