Merge tag 'for-linus-2019-10-03' of git://git.kernel.dk/linux-block
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / io_uring.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Shared application/kernel submission and completion ring pairs, for
4  * supporting fast/efficient IO.
5  *
6  * A note on the read/write ordering memory barriers that are matched between
7  * the application and kernel side.
8  *
9  * After the application reads the CQ ring tail, it must use an
10  * appropriate smp_rmb() to pair with the smp_wmb() the kernel uses
11  * before writing the tail (using smp_load_acquire to read the tail will
12  * do). It also needs a smp_mb() before updating CQ head (ordering the
13  * entry load(s) with the head store), pairing with an implicit barrier
14  * through a control-dependency in io_get_cqring (smp_store_release to
15  * store head will do). Failure to do so could lead to reading invalid
16  * CQ entries.
17  *
18  * Likewise, the application must use an appropriate smp_wmb() before
19  * writing the SQ tail (ordering SQ entry stores with the tail store),
20  * which pairs with smp_load_acquire in io_get_sqring (smp_store_release
21  * to store the tail will do). And it needs a barrier ordering the SQ
22  * head load before writing new SQ entries (smp_load_acquire to read
23  * head will do).
24  *
25  * When using the SQ poll thread (IORING_SETUP_SQPOLL), the application
26  * needs to check the SQ flags for IORING_SQ_NEED_WAKEUP *after*
27  * updating the SQ tail; a full memory barrier smp_mb() is needed
28  * between.
29  *
30  * Also see the examples in the liburing library:
31  *
32  *      git://git.kernel.dk/liburing
33  *
34  * io_uring also uses READ/WRITE_ONCE() for _any_ store or load that happens
35  * from data shared between the kernel and application. This is done both
36  * for ordering purposes, but also to ensure that once a value is loaded from
37  * data that the application could potentially modify, it remains stable.
38  *
39  * Copyright (C) 2018-2019 Jens Axboe
40  * Copyright (c) 2018-2019 Christoph Hellwig
41  */
42 #include <linux/kernel.h>
43 #include <linux/init.h>
44 #include <linux/errno.h>
45 #include <linux/syscalls.h>
46 #include <linux/compat.h>
47 #include <linux/refcount.h>
48 #include <linux/uio.h>
49
50 #include <linux/sched/signal.h>
51 #include <linux/fs.h>
52 #include <linux/file.h>
53 #include <linux/fdtable.h>
54 #include <linux/mm.h>
55 #include <linux/mman.h>
56 #include <linux/mmu_context.h>
57 #include <linux/percpu.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/workqueue.h>
60 #include <linux/kthread.h>
61 #include <linux/blkdev.h>
62 #include <linux/bvec.h>
63 #include <linux/net.h>
64 #include <net/sock.h>
65 #include <net/af_unix.h>
66 #include <net/scm.h>
67 #include <linux/anon_inodes.h>
68 #include <linux/sched/mm.h>
69 #include <linux/uaccess.h>
70 #include <linux/nospec.h>
71 #include <linux/sizes.h>
72 #include <linux/hugetlb.h>
73
74 #include <uapi/linux/io_uring.h>
75
76 #include "internal.h"
77
78 #define IORING_MAX_ENTRIES      32768
79 #define IORING_MAX_FIXED_FILES  1024
80
81 struct io_uring {
82         u32 head ____cacheline_aligned_in_smp;
83         u32 tail ____cacheline_aligned_in_smp;
84 };
85
86 /*
87  * This data is shared with the application through the mmap at offsets
88  * IORING_OFF_SQ_RING and IORING_OFF_CQ_RING.
89  *
90  * The offsets to the member fields are published through struct
91  * io_sqring_offsets when calling io_uring_setup.
92  */
93 struct io_rings {
94         /*
95          * Head and tail offsets into the ring; the offsets need to be
96          * masked to get valid indices.
97          *
98          * The kernel controls head of the sq ring and the tail of the cq ring,
99          * and the application controls tail of the sq ring and the head of the
100          * cq ring.
101          */
102         struct io_uring         sq, cq;
103         /*
104          * Bitmasks to apply to head and tail offsets (constant, equals
105          * ring_entries - 1)
106          */
107         u32                     sq_ring_mask, cq_ring_mask;
108         /* Ring sizes (constant, power of 2) */
109         u32                     sq_ring_entries, cq_ring_entries;
110         /*
111          * Number of invalid entries dropped by the kernel due to
112          * invalid index stored in array
113          *
114          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
115          * application (i.e. get number of "new events" by comparing to
116          * cached value).
117          *
118          * After a new SQ head value was read by the application this
119          * counter includes all submissions that were dropped reaching
120          * the new SQ head (and possibly more).
121          */
122         u32                     sq_dropped;
123         /*
124          * Runtime flags
125          *
126          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
127          * application.
128          *
129          * The application needs a full memory barrier before checking
130          * for IORING_SQ_NEED_WAKEUP after updating the sq tail.
131          */
132         u32                     sq_flags;
133         /*
134          * Number of completion events lost because the queue was full;
135          * this should be avoided by the application by making sure
136          * there are not more requests pending thatn there is space in
137          * the completion queue.
138          *
139          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
140          * application (i.e. get number of "new events" by comparing to
141          * cached value).
142          *
143          * As completion events come in out of order this counter is not
144          * ordered with any other data.
145          */
146         u32                     cq_overflow;
147         /*
148          * Ring buffer of completion events.
149          *
150          * The kernel writes completion events fresh every time they are
151          * produced, so the application is allowed to modify pending
152          * entries.
153          */
154         struct io_uring_cqe     cqes[] ____cacheline_aligned_in_smp;
155 };
156
157 struct io_mapped_ubuf {
158         u64             ubuf;
159         size_t          len;
160         struct          bio_vec *bvec;
161         unsigned int    nr_bvecs;
162 };
163
164 struct async_list {
165         spinlock_t              lock;
166         atomic_t                cnt;
167         struct list_head        list;
168
169         struct file             *file;
170         off_t                   io_start;
171         size_t                  io_len;
172 };
173
174 struct io_ring_ctx {
175         struct {
176                 struct percpu_ref       refs;
177         } ____cacheline_aligned_in_smp;
178
179         struct {
180                 unsigned int            flags;
181                 bool                    compat;
182                 bool                    account_mem;
183
184                 /*
185                  * Ring buffer of indices into array of io_uring_sqe, which is
186                  * mmapped by the application using the IORING_OFF_SQES offset.
187                  *
188                  * This indirection could e.g. be used to assign fixed
189                  * io_uring_sqe entries to operations and only submit them to
190                  * the queue when needed.
191                  *
192                  * The kernel modifies neither the indices array nor the entries
193                  * array.
194                  */
195                 u32                     *sq_array;
196                 unsigned                cached_sq_head;
197                 unsigned                sq_entries;
198                 unsigned                sq_mask;
199                 unsigned                sq_thread_idle;
200                 struct io_uring_sqe     *sq_sqes;
201
202                 struct list_head        defer_list;
203                 struct list_head        timeout_list;
204         } ____cacheline_aligned_in_smp;
205
206         /* IO offload */
207         struct workqueue_struct *sqo_wq[2];
208         struct task_struct      *sqo_thread;    /* if using sq thread polling */
209         struct mm_struct        *sqo_mm;
210         wait_queue_head_t       sqo_wait;
211         struct completion       sqo_thread_started;
212
213         struct {
214                 unsigned                cached_cq_tail;
215                 unsigned                cq_entries;
216                 unsigned                cq_mask;
217                 struct wait_queue_head  cq_wait;
218                 struct fasync_struct    *cq_fasync;
219                 struct eventfd_ctx      *cq_ev_fd;
220                 atomic_t                cq_timeouts;
221         } ____cacheline_aligned_in_smp;
222
223         struct io_rings *rings;
224
225         /*
226          * If used, fixed file set. Writers must ensure that ->refs is dead,
227          * readers must ensure that ->refs is alive as long as the file* is
228          * used. Only updated through io_uring_register(2).
229          */
230         struct file             **user_files;
231         unsigned                nr_user_files;
232
233         /* if used, fixed mapped user buffers */
234         unsigned                nr_user_bufs;
235         struct io_mapped_ubuf   *user_bufs;
236
237         struct user_struct      *user;
238
239         struct completion       ctx_done;
240
241         struct {
242                 struct mutex            uring_lock;
243                 wait_queue_head_t       wait;
244         } ____cacheline_aligned_in_smp;
245
246         struct {
247                 spinlock_t              completion_lock;
248                 bool                    poll_multi_file;
249                 /*
250                  * ->poll_list is protected by the ctx->uring_lock for
251                  * io_uring instances that don't use IORING_SETUP_SQPOLL.
252                  * For SQPOLL, only the single threaded io_sq_thread() will
253                  * manipulate the list, hence no extra locking is needed there.
254                  */
255                 struct list_head        poll_list;
256                 struct list_head        cancel_list;
257         } ____cacheline_aligned_in_smp;
258
259         struct async_list       pending_async[2];
260
261 #if defined(CONFIG_UNIX)
262         struct socket           *ring_sock;
263 #endif
264 };
265
266 struct sqe_submit {
267         const struct io_uring_sqe       *sqe;
268         unsigned short                  index;
269         u32                             sequence;
270         bool                            has_user;
271         bool                            needs_lock;
272         bool                            needs_fixed_file;
273 };
274
275 /*
276  * First field must be the file pointer in all the
277  * iocb unions! See also 'struct kiocb' in <linux/fs.h>
278  */
279 struct io_poll_iocb {
280         struct file                     *file;
281         struct wait_queue_head          *head;
282         __poll_t                        events;
283         bool                            done;
284         bool                            canceled;
285         struct wait_queue_entry         wait;
286 };
287
288 struct io_timeout {
289         struct file                     *file;
290         struct hrtimer                  timer;
291 };
292
293 /*
294  * NOTE! Each of the iocb union members has the file pointer
295  * as the first entry in their struct definition. So you can
296  * access the file pointer through any of the sub-structs,
297  * or directly as just 'ki_filp' in this struct.
298  */
299 struct io_kiocb {
300         union {
301                 struct file             *file;
302                 struct kiocb            rw;
303                 struct io_poll_iocb     poll;
304                 struct io_timeout       timeout;
305         };
306
307         struct sqe_submit       submit;
308
309         struct io_ring_ctx      *ctx;
310         struct list_head        list;
311         struct list_head        link_list;
312         unsigned int            flags;
313         refcount_t              refs;
314 #define REQ_F_NOWAIT            1       /* must not punt to workers */
315 #define REQ_F_IOPOLL_COMPLETED  2       /* polled IO has completed */
316 #define REQ_F_FIXED_FILE        4       /* ctx owns file */
317 #define REQ_F_SEQ_PREV          8       /* sequential with previous */
318 #define REQ_F_IO_DRAIN          16      /* drain existing IO first */
319 #define REQ_F_IO_DRAINED        32      /* drain done */
320 #define REQ_F_LINK              64      /* linked sqes */
321 #define REQ_F_LINK_DONE         128     /* linked sqes done */
322 #define REQ_F_FAIL_LINK         256     /* fail rest of links */
323 #define REQ_F_SHADOW_DRAIN      512     /* link-drain shadow req */
324 #define REQ_F_TIMEOUT           1024    /* timeout request */
325         u64                     user_data;
326         u32                     result;
327         u32                     sequence;
328
329         struct work_struct      work;
330 };
331
332 #define IO_PLUG_THRESHOLD               2
333 #define IO_IOPOLL_BATCH                 8
334
335 struct io_submit_state {
336         struct blk_plug         plug;
337
338         /*
339          * io_kiocb alloc cache
340          */
341         void                    *reqs[IO_IOPOLL_BATCH];
342         unsigned                int free_reqs;
343         unsigned                int cur_req;
344
345         /*
346          * File reference cache
347          */
348         struct file             *file;
349         unsigned int            fd;
350         unsigned int            has_refs;
351         unsigned int            used_refs;
352         unsigned int            ios_left;
353 };
354
355 static void io_sq_wq_submit_work(struct work_struct *work);
356 static void io_cqring_fill_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 ki_user_data,
357                                  long res);
358 static void __io_free_req(struct io_kiocb *req);
359
360 static struct kmem_cache *req_cachep;
361
362 static const struct file_operations io_uring_fops;
363
364 struct sock *io_uring_get_socket(struct file *file)
365 {
366 #if defined(CONFIG_UNIX)
367         if (file->f_op == &io_uring_fops) {
368                 struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
369
370                 return ctx->ring_sock->sk;
371         }
372 #endif
373         return NULL;
374 }
375 EXPORT_SYMBOL(io_uring_get_socket);
376
377 static void io_ring_ctx_ref_free(struct percpu_ref *ref)
378 {
379         struct io_ring_ctx *ctx = container_of(ref, struct io_ring_ctx, refs);
380
381         complete(&ctx->ctx_done);
382 }
383
384 static struct io_ring_ctx *io_ring_ctx_alloc(struct io_uring_params *p)
385 {
386         struct io_ring_ctx *ctx;
387         int i;
388
389         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
390         if (!ctx)
391                 return NULL;
392
393         if (percpu_ref_init(&ctx->refs, io_ring_ctx_ref_free,
394                             PERCPU_REF_ALLOW_REINIT, GFP_KERNEL)) {
395                 kfree(ctx);
396                 return NULL;
397         }
398
399         ctx->flags = p->flags;
400         init_waitqueue_head(&ctx->cq_wait);
401         init_completion(&ctx->ctx_done);
402         init_completion(&ctx->sqo_thread_started);
403         mutex_init(&ctx->uring_lock);
404         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
405         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ctx->pending_async); i++) {
406                 spin_lock_init(&ctx->pending_async[i].lock);
407                 INIT_LIST_HEAD(&ctx->pending_async[i].list);
408                 atomic_set(&ctx->pending_async[i].cnt, 0);
409         }
410         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
411         INIT_LIST_HEAD(&ctx->poll_list);
412         INIT_LIST_HEAD(&ctx->cancel_list);
413         INIT_LIST_HEAD(&ctx->defer_list);
414         INIT_LIST_HEAD(&ctx->timeout_list);
415         return ctx;
416 }
417
418 static inline bool io_sequence_defer(struct io_ring_ctx *ctx,
419                                      struct io_kiocb *req)
420 {
421         /* timeout requests always honor sequence */
422         if (!(req->flags & REQ_F_TIMEOUT) &&
423             (req->flags & (REQ_F_IO_DRAIN|REQ_F_IO_DRAINED)) != REQ_F_IO_DRAIN)
424                 return false;
425
426         return req->sequence != ctx->cached_cq_tail + ctx->rings->sq_dropped;
427 }
428
429 static struct io_kiocb *__io_get_deferred_req(struct io_ring_ctx *ctx,
430                                               struct list_head *list)
431 {
432         struct io_kiocb *req;
433
434         if (list_empty(list))
435                 return NULL;
436
437         req = list_first_entry(list, struct io_kiocb, list);
438         if (!io_sequence_defer(ctx, req)) {
439                 list_del_init(&req->list);
440                 return req;
441         }
442
443         return NULL;
444 }
445
446 static struct io_kiocb *io_get_deferred_req(struct io_ring_ctx *ctx)
447 {
448         return __io_get_deferred_req(ctx, &ctx->defer_list);
449 }
450
451 static struct io_kiocb *io_get_timeout_req(struct io_ring_ctx *ctx)
452 {
453         return __io_get_deferred_req(ctx, &ctx->timeout_list);
454 }
455
456 static void __io_commit_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
457 {
458         struct io_rings *rings = ctx->rings;
459
460         if (ctx->cached_cq_tail != READ_ONCE(rings->cq.tail)) {
461                 /* order cqe stores with ring update */
462                 smp_store_release(&rings->cq.tail, ctx->cached_cq_tail);
463
464                 if (wq_has_sleeper(&ctx->cq_wait)) {
465                         wake_up_interruptible(&ctx->cq_wait);
466                         kill_fasync(&ctx->cq_fasync, SIGIO, POLL_IN);
467                 }
468         }
469 }
470
471 static inline void io_queue_async_work(struct io_ring_ctx *ctx,
472                                        struct io_kiocb *req)
473 {
474         int rw = 0;
475
476         if (req->submit.sqe) {
477                 switch (req->submit.sqe->opcode) {
478                 case IORING_OP_WRITEV:
479                 case IORING_OP_WRITE_FIXED:
480                         rw = !(req->rw.ki_flags & IOCB_DIRECT);
481                         break;
482                 }
483         }
484
485         queue_work(ctx->sqo_wq[rw], &req->work);
486 }
487
488 static void io_kill_timeout(struct io_kiocb *req)
489 {
490         int ret;
491
492         ret = hrtimer_try_to_cancel(&req->timeout.timer);
493         if (ret != -1) {
494                 atomic_inc(&req->ctx->cq_timeouts);
495                 list_del(&req->list);
496                 io_cqring_fill_event(req->ctx, req->user_data, 0);
497                 __io_free_req(req);
498         }
499 }
500
501 static void io_kill_timeouts(struct io_ring_ctx *ctx)
502 {
503         struct io_kiocb *req, *tmp;
504
505         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
506         list_for_each_entry_safe(req, tmp, &ctx->timeout_list, list)
507                 io_kill_timeout(req);
508         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
509 }
510
511 static void io_commit_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
512 {
513         struct io_kiocb *req;
514
515         while ((req = io_get_timeout_req(ctx)) != NULL)
516                 io_kill_timeout(req);
517
518         __io_commit_cqring(ctx);
519
520         while ((req = io_get_deferred_req(ctx)) != NULL) {
521                 if (req->flags & REQ_F_SHADOW_DRAIN) {
522                         /* Just for drain, free it. */
523                         __io_free_req(req);
524                         continue;
525                 }
526                 req->flags |= REQ_F_IO_DRAINED;
527                 io_queue_async_work(ctx, req);
528         }
529 }
530
531 static struct io_uring_cqe *io_get_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
532 {
533         struct io_rings *rings = ctx->rings;
534         unsigned tail;
535
536         tail = ctx->cached_cq_tail;
537         /*
538          * writes to the cq entry need to come after reading head; the
539          * control dependency is enough as we're using WRITE_ONCE to
540          * fill the cq entry
541          */
542         if (tail - READ_ONCE(rings->cq.head) == rings->cq_ring_entries)
543                 return NULL;
544
545         ctx->cached_cq_tail++;
546         return &rings->cqes[tail & ctx->cq_mask];
547 }
548
549 static void io_cqring_fill_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 ki_user_data,
550                                  long res)
551 {
552         struct io_uring_cqe *cqe;
553
554         /*
555          * If we can't get a cq entry, userspace overflowed the
556          * submission (by quite a lot). Increment the overflow count in
557          * the ring.
558          */
559         cqe = io_get_cqring(ctx);
560         if (cqe) {
561                 WRITE_ONCE(cqe->user_data, ki_user_data);
562                 WRITE_ONCE(cqe->res, res);
563                 WRITE_ONCE(cqe->flags, 0);
564         } else {
565                 unsigned overflow = READ_ONCE(ctx->rings->cq_overflow);
566
567                 WRITE_ONCE(ctx->rings->cq_overflow, overflow + 1);
568         }
569 }
570
571 static void io_cqring_ev_posted(struct io_ring_ctx *ctx)
572 {
573         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
574                 wake_up(&ctx->wait);
575         if (waitqueue_active(&ctx->sqo_wait))
576                 wake_up(&ctx->sqo_wait);
577         if (ctx->cq_ev_fd)
578                 eventfd_signal(ctx->cq_ev_fd, 1);
579 }
580
581 static void io_cqring_add_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 user_data,
582                                 long res)
583 {
584         unsigned long flags;
585
586         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
587         io_cqring_fill_event(ctx, user_data, res);
588         io_commit_cqring(ctx);
589         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
590
591         io_cqring_ev_posted(ctx);
592 }
593
594 static void io_ring_drop_ctx_refs(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned refs)
595 {
596         percpu_ref_put_many(&ctx->refs, refs);
597
598         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
599                 wake_up(&ctx->wait);
600 }
601
602 static struct io_kiocb *io_get_req(struct io_ring_ctx *ctx,
603                                    struct io_submit_state *state)
604 {
605         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN;
606         struct io_kiocb *req;
607
608         if (!percpu_ref_tryget(&ctx->refs))
609                 return NULL;
610
611         if (!state) {
612                 req = kmem_cache_alloc(req_cachep, gfp);
613                 if (unlikely(!req))
614                         goto out;
615         } else if (!state->free_reqs) {
616                 size_t sz;
617                 int ret;
618
619                 sz = min_t(size_t, state->ios_left, ARRAY_SIZE(state->reqs));
620                 ret = kmem_cache_alloc_bulk(req_cachep, gfp, sz, state->reqs);
621
622                 /*
623                  * Bulk alloc is all-or-nothing. If we fail to get a batch,
624                  * retry single alloc to be on the safe side.
625                  */
626                 if (unlikely(ret <= 0)) {
627                         state->reqs[0] = kmem_cache_alloc(req_cachep, gfp);
628                         if (!state->reqs[0])
629                                 goto out;
630                         ret = 1;
631                 }
632                 state->free_reqs = ret - 1;
633                 state->cur_req = 1;
634                 req = state->reqs[0];
635         } else {
636                 req = state->reqs[state->cur_req];
637                 state->free_reqs--;
638                 state->cur_req++;
639         }
640
641         req->file = NULL;
642         req->ctx = ctx;
643         req->flags = 0;
644         /* one is dropped after submission, the other at completion */
645         refcount_set(&req->refs, 2);
646         req->result = 0;
647         return req;
648 out:
649         io_ring_drop_ctx_refs(ctx, 1);
650         return NULL;
651 }
652
653 static void io_free_req_many(struct io_ring_ctx *ctx, void **reqs, int *nr)
654 {
655         if (*nr) {
656                 kmem_cache_free_bulk(req_cachep, *nr, reqs);
657                 io_ring_drop_ctx_refs(ctx, *nr);
658                 *nr = 0;
659         }
660 }
661
662 static void __io_free_req(struct io_kiocb *req)
663 {
664         if (req->file && !(req->flags & REQ_F_FIXED_FILE))
665                 fput(req->file);
666         io_ring_drop_ctx_refs(req->ctx, 1);
667         kmem_cache_free(req_cachep, req);
668 }
669
670 static void io_req_link_next(struct io_kiocb *req)
671 {
672         struct io_kiocb *nxt;
673
674         /*
675          * The list should never be empty when we are called here. But could
676          * potentially happen if the chain is messed up, check to be on the
677          * safe side.
678          */
679         nxt = list_first_entry_or_null(&req->link_list, struct io_kiocb, list);
680         if (nxt) {
681                 list_del(&nxt->list);
682                 if (!list_empty(&req->link_list)) {
683                         INIT_LIST_HEAD(&nxt->link_list);
684                         list_splice(&req->link_list, &nxt->link_list);
685                         nxt->flags |= REQ_F_LINK;
686                 }
687
688                 nxt->flags |= REQ_F_LINK_DONE;
689                 INIT_WORK(&nxt->work, io_sq_wq_submit_work);
690                 io_queue_async_work(req->ctx, nxt);
691         }
692 }
693
694 /*
695  * Called if REQ_F_LINK is set, and we fail the head request
696  */
697 static void io_fail_links(struct io_kiocb *req)
698 {
699         struct io_kiocb *link;
700
701         while (!list_empty(&req->link_list)) {
702                 link = list_first_entry(&req->link_list, struct io_kiocb, list);
703                 list_del(&link->list);
704
705                 io_cqring_add_event(req->ctx, link->user_data, -ECANCELED);
706                 __io_free_req(link);
707         }
708 }
709
710 static void io_free_req(struct io_kiocb *req)
711 {
712         /*
713          * If LINK is set, we have dependent requests in this chain. If we
714          * didn't fail this request, queue the first one up, moving any other
715          * dependencies to the next request. In case of failure, fail the rest
716          * of the chain.
717          */
718         if (req->flags & REQ_F_LINK) {
719                 if (req->flags & REQ_F_FAIL_LINK)
720                         io_fail_links(req);
721                 else
722                         io_req_link_next(req);
723         }
724
725         __io_free_req(req);
726 }
727
728 static void io_put_req(struct io_kiocb *req)
729 {
730         if (refcount_dec_and_test(&req->refs))
731                 io_free_req(req);
732 }
733
734 static unsigned io_cqring_events(struct io_rings *rings)
735 {
736         /* See comment at the top of this file */
737         smp_rmb();
738         return READ_ONCE(rings->cq.tail) - READ_ONCE(rings->cq.head);
739 }
740
741 /*
742  * Find and free completed poll iocbs
743  */
744 static void io_iopoll_complete(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
745                                struct list_head *done)
746 {
747         void *reqs[IO_IOPOLL_BATCH];
748         struct io_kiocb *req;
749         int to_free;
750
751         to_free = 0;
752         while (!list_empty(done)) {
753                 req = list_first_entry(done, struct io_kiocb, list);
754                 list_del(&req->list);
755
756                 io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, req->result);
757                 (*nr_events)++;
758
759                 if (refcount_dec_and_test(&req->refs)) {
760                         /* If we're not using fixed files, we have to pair the
761                          * completion part with the file put. Use regular
762                          * completions for those, only batch free for fixed
763                          * file and non-linked commands.
764                          */
765                         if ((req->flags & (REQ_F_FIXED_FILE|REQ_F_LINK)) ==
766                             REQ_F_FIXED_FILE) {
767                                 reqs[to_free++] = req;
768                                 if (to_free == ARRAY_SIZE(reqs))
769                                         io_free_req_many(ctx, reqs, &to_free);
770                         } else {
771                                 io_free_req(req);
772                         }
773                 }
774         }
775
776         io_commit_cqring(ctx);
777         io_free_req_many(ctx, reqs, &to_free);
778 }
779
780 static int io_do_iopoll(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
781                         long min)
782 {
783         struct io_kiocb *req, *tmp;
784         LIST_HEAD(done);
785         bool spin;
786         int ret;
787
788         /*
789          * Only spin for completions if we don't have multiple devices hanging
790          * off our complete list, and we're under the requested amount.
791          */
792         spin = !ctx->poll_multi_file && *nr_events < min;
793
794         ret = 0;
795         list_for_each_entry_safe(req, tmp, &ctx->poll_list, list) {
796                 struct kiocb *kiocb = &req->rw;
797
798                 /*
799                  * Move completed entries to our local list. If we find a
800                  * request that requires polling, break out and complete
801                  * the done list first, if we have entries there.
802                  */
803                 if (req->flags & REQ_F_IOPOLL_COMPLETED) {
804                         list_move_tail(&req->list, &done);
805                         continue;
806                 }
807                 if (!list_empty(&done))
808                         break;
809
810                 ret = kiocb->ki_filp->f_op->iopoll(kiocb, spin);
811                 if (ret < 0)
812                         break;
813
814                 if (ret && spin)
815                         spin = false;
816                 ret = 0;
817         }
818
819         if (!list_empty(&done))
820                 io_iopoll_complete(ctx, nr_events, &done);
821
822         return ret;
823 }
824
825 /*
826  * Poll for a mininum of 'min' events. Note that if min == 0 we consider that a
827  * non-spinning poll check - we'll still enter the driver poll loop, but only
828  * as a non-spinning completion check.
829  */
830 static int io_iopoll_getevents(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
831                                 long min)
832 {
833         while (!list_empty(&ctx->poll_list) && !need_resched()) {
834                 int ret;
835
836                 ret = io_do_iopoll(ctx, nr_events, min);
837                 if (ret < 0)
838                         return ret;
839                 if (!min || *nr_events >= min)
840                         return 0;
841         }
842
843         return 1;
844 }
845
846 /*
847  * We can't just wait for polled events to come to us, we have to actively
848  * find and complete them.
849  */
850 static void io_iopoll_reap_events(struct io_ring_ctx *ctx)
851 {
852         if (!(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
853                 return;
854
855         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
856         while (!list_empty(&ctx->poll_list)) {
857                 unsigned int nr_events = 0;
858
859                 io_iopoll_getevents(ctx, &nr_events, 1);
860
861                 /*
862                  * Ensure we allow local-to-the-cpu processing to take place,
863                  * in this case we need to ensure that we reap all events.
864                  */
865                 cond_resched();
866         }
867         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
868 }
869
870 static int io_iopoll_check(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned *nr_events,
871                            long min)
872 {
873         int iters, ret = 0;
874
875         /*
876          * We disallow the app entering submit/complete with polling, but we
877          * still need to lock the ring to prevent racing with polled issue
878          * that got punted to a workqueue.
879          */
880         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
881
882         iters = 0;
883         do {
884                 int tmin = 0;
885
886                 /*
887                  * Don't enter poll loop if we already have events pending.
888                  * If we do, we can potentially be spinning for commands that
889                  * already triggered a CQE (eg in error).
890                  */
891                 if (io_cqring_events(ctx->rings))
892                         break;
893
894                 /*
895                  * If a submit got punted to a workqueue, we can have the
896                  * application entering polling for a command before it gets
897                  * issued. That app will hold the uring_lock for the duration
898                  * of the poll right here, so we need to take a breather every
899                  * now and then to ensure that the issue has a chance to add
900                  * the poll to the issued list. Otherwise we can spin here
901                  * forever, while the workqueue is stuck trying to acquire the
902                  * very same mutex.
903                  */
904                 if (!(++iters & 7)) {
905                         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
906                         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
907                 }
908
909                 if (*nr_events < min)
910                         tmin = min - *nr_events;
911
912                 ret = io_iopoll_getevents(ctx, nr_events, tmin);
913                 if (ret <= 0)
914                         break;
915                 ret = 0;
916         } while (min && !*nr_events && !need_resched());
917
918         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
919         return ret;
920 }
921
922 static void kiocb_end_write(struct kiocb *kiocb)
923 {
924         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE) {
925                 struct inode *inode = file_inode(kiocb->ki_filp);
926
927                 /*
928                  * Tell lockdep we inherited freeze protection from submission
929                  * thread.
930                  */
931                 if (S_ISREG(inode->i_mode))
932                         __sb_writers_acquired(inode->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
933                 file_end_write(kiocb->ki_filp);
934         }
935 }
936
937 static void io_complete_rw(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
938 {
939         struct io_kiocb *req = container_of(kiocb, struct io_kiocb, rw);
940
941         kiocb_end_write(kiocb);
942
943         if ((req->flags & REQ_F_LINK) && res != req->result)
944                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
945         io_cqring_add_event(req->ctx, req->user_data, res);
946         io_put_req(req);
947 }
948
949 static void io_complete_rw_iopoll(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
950 {
951         struct io_kiocb *req = container_of(kiocb, struct io_kiocb, rw);
952
953         kiocb_end_write(kiocb);
954
955         if ((req->flags & REQ_F_LINK) && res != req->result)
956                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
957         req->result = res;
958         if (res != -EAGAIN)
959                 req->flags |= REQ_F_IOPOLL_COMPLETED;
960 }
961
962 /*
963  * After the iocb has been issued, it's safe to be found on the poll list.
964  * Adding the kiocb to the list AFTER submission ensures that we don't
965  * find it from a io_iopoll_getevents() thread before the issuer is done
966  * accessing the kiocb cookie.
967  */
968 static void io_iopoll_req_issued(struct io_kiocb *req)
969 {
970         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
971
972         /*
973          * Track whether we have multiple files in our lists. This will impact
974          * how we do polling eventually, not spinning if we're on potentially
975          * different devices.
976          */
977         if (list_empty(&ctx->poll_list)) {
978                 ctx->poll_multi_file = false;
979         } else if (!ctx->poll_multi_file) {
980                 struct io_kiocb *list_req;
981
982                 list_req = list_first_entry(&ctx->poll_list, struct io_kiocb,
983                                                 list);
984                 if (list_req->rw.ki_filp != req->rw.ki_filp)
985                         ctx->poll_multi_file = true;
986         }
987
988         /*
989          * For fast devices, IO may have already completed. If it has, add
990          * it to the front so we find it first.
991          */
992         if (req->flags & REQ_F_IOPOLL_COMPLETED)
993                 list_add(&req->list, &ctx->poll_list);
994         else
995                 list_add_tail(&req->list, &ctx->poll_list);
996 }
997
998 static void io_file_put(struct io_submit_state *state)
999 {
1000         if (state->file) {
1001                 int diff = state->has_refs - state->used_refs;
1002
1003                 if (diff)
1004                         fput_many(state->file, diff);
1005                 state->file = NULL;
1006         }
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Get as many references to a file as we have IOs left in this submission,
1011  * assuming most submissions are for one file, or at least that each file
1012  * has more than one submission.
1013  */
1014 static struct file *io_file_get(struct io_submit_state *state, int fd)
1015 {
1016         if (!state)
1017                 return fget(fd);
1018
1019         if (state->file) {
1020                 if (state->fd == fd) {
1021                         state->used_refs++;
1022                         state->ios_left--;
1023                         return state->file;
1024                 }
1025                 io_file_put(state);
1026         }
1027         state->file = fget_many(fd, state->ios_left);
1028         if (!state->file)
1029                 return NULL;
1030
1031         state->fd = fd;
1032         state->has_refs = state->ios_left;
1033         state->used_refs = 1;
1034         state->ios_left--;
1035         return state->file;
1036 }
1037
1038 /*
1039  * If we tracked the file through the SCM inflight mechanism, we could support
1040  * any file. For now, just ensure that anything potentially problematic is done
1041  * inline.
1042  */
1043 static bool io_file_supports_async(struct file *file)
1044 {
1045         umode_t mode = file_inode(file)->i_mode;
1046
1047         if (S_ISBLK(mode) || S_ISCHR(mode))
1048                 return true;
1049         if (S_ISREG(mode) && file->f_op != &io_uring_fops)
1050                 return true;
1051
1052         return false;
1053 }
1054
1055 static int io_prep_rw(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1056                       bool force_nonblock)
1057 {
1058         const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
1059         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1060         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1061         unsigned ioprio;
1062         int ret;
1063
1064         if (!req->file)
1065                 return -EBADF;
1066
1067         if (force_nonblock && !io_file_supports_async(req->file))
1068                 force_nonblock = false;
1069
1070         kiocb->ki_pos = READ_ONCE(sqe->off);
1071         kiocb->ki_flags = iocb_flags(kiocb->ki_filp);
1072         kiocb->ki_hint = ki_hint_validate(file_write_hint(kiocb->ki_filp));
1073
1074         ioprio = READ_ONCE(sqe->ioprio);
1075         if (ioprio) {
1076                 ret = ioprio_check_cap(ioprio);
1077                 if (ret)
1078                         return ret;
1079
1080                 kiocb->ki_ioprio = ioprio;
1081         } else
1082                 kiocb->ki_ioprio = get_current_ioprio();
1083
1084         ret = kiocb_set_rw_flags(kiocb, READ_ONCE(sqe->rw_flags));
1085         if (unlikely(ret))
1086                 return ret;
1087
1088         /* don't allow async punt if RWF_NOWAIT was requested */
1089         if (kiocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
1090                 req->flags |= REQ_F_NOWAIT;
1091
1092         if (force_nonblock)
1093                 kiocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
1094
1095         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
1096                 if (!(kiocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) ||
1097                     !kiocb->ki_filp->f_op->iopoll)
1098                         return -EOPNOTSUPP;
1099
1100                 kiocb->ki_flags |= IOCB_HIPRI;
1101                 kiocb->ki_complete = io_complete_rw_iopoll;
1102         } else {
1103                 if (kiocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
1104                         return -EINVAL;
1105                 kiocb->ki_complete = io_complete_rw;
1106         }
1107         return 0;
1108 }
1109
1110 static inline void io_rw_done(struct kiocb *kiocb, ssize_t ret)
1111 {
1112         switch (ret) {
1113         case -EIOCBQUEUED:
1114                 break;
1115         case -ERESTARTSYS:
1116         case -ERESTARTNOINTR:
1117         case -ERESTARTNOHAND:
1118         case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
1119                 /*
1120                  * We can't just restart the syscall, since previously
1121                  * submitted sqes may already be in progress. Just fail this
1122                  * IO with EINTR.
1123                  */
1124                 ret = -EINTR;
1125                 /* fall through */
1126         default:
1127                 kiocb->ki_complete(kiocb, ret, 0);
1128         }
1129 }
1130
1131 static int io_import_fixed(struct io_ring_ctx *ctx, int rw,
1132                            const struct io_uring_sqe *sqe,
1133                            struct iov_iter *iter)
1134 {
1135         size_t len = READ_ONCE(sqe->len);
1136         struct io_mapped_ubuf *imu;
1137         unsigned index, buf_index;
1138         size_t offset;
1139         u64 buf_addr;
1140
1141         /* attempt to use fixed buffers without having provided iovecs */
1142         if (unlikely(!ctx->user_bufs))
1143                 return -EFAULT;
1144
1145         buf_index = READ_ONCE(sqe->buf_index);
1146         if (unlikely(buf_index >= ctx->nr_user_bufs))
1147                 return -EFAULT;
1148
1149         index = array_index_nospec(buf_index, ctx->nr_user_bufs);
1150         imu = &ctx->user_bufs[index];
1151         buf_addr = READ_ONCE(sqe->addr);
1152
1153         /* overflow */
1154         if (buf_addr + len < buf_addr)
1155                 return -EFAULT;
1156         /* not inside the mapped region */
1157         if (buf_addr < imu->ubuf || buf_addr + len > imu->ubuf + imu->len)
1158                 return -EFAULT;
1159
1160         /*
1161          * May not be a start of buffer, set size appropriately
1162          * and advance us to the beginning.
1163          */
1164         offset = buf_addr - imu->ubuf;
1165         iov_iter_bvec(iter, rw, imu->bvec, imu->nr_bvecs, offset + len);
1166
1167         if (offset) {
1168                 /*
1169                  * Don't use iov_iter_advance() here, as it's really slow for
1170                  * using the latter parts of a big fixed buffer - it iterates
1171                  * over each segment manually. We can cheat a bit here, because
1172                  * we know that:
1173                  *
1174                  * 1) it's a BVEC iter, we set it up
1175                  * 2) all bvecs are PAGE_SIZE in size, except potentially the
1176                  *    first and last bvec
1177                  *
1178                  * So just find our index, and adjust the iterator afterwards.
1179                  * If the offset is within the first bvec (or the whole first
1180                  * bvec, just use iov_iter_advance(). This makes it easier
1181                  * since we can just skip the first segment, which may not
1182                  * be PAGE_SIZE aligned.
1183                  */
1184                 const struct bio_vec *bvec = imu->bvec;
1185
1186                 if (offset <= bvec->bv_len) {
1187                         iov_iter_advance(iter, offset);
1188                 } else {
1189                         unsigned long seg_skip;
1190
1191                         /* skip first vec */
1192                         offset -= bvec->bv_len;
1193                         seg_skip = 1 + (offset >> PAGE_SHIFT);
1194
1195                         iter->bvec = bvec + seg_skip;
1196                         iter->nr_segs -= seg_skip;
1197                         iter->count -= bvec->bv_len + offset;
1198                         iter->iov_offset = offset & ~PAGE_MASK;
1199                 }
1200         }
1201
1202         return 0;
1203 }
1204
1205 static ssize_t io_import_iovec(struct io_ring_ctx *ctx, int rw,
1206                                const struct sqe_submit *s, struct iovec **iovec,
1207                                struct iov_iter *iter)
1208 {
1209         const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
1210         void __user *buf = u64_to_user_ptr(READ_ONCE(sqe->addr));
1211         size_t sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1212         u8 opcode;
1213
1214         /*
1215          * We're reading ->opcode for the second time, but the first read
1216          * doesn't care whether it's _FIXED or not, so it doesn't matter
1217          * whether ->opcode changes concurrently. The first read does care
1218          * about whether it is a READ or a WRITE, so we don't trust this read
1219          * for that purpose and instead let the caller pass in the read/write
1220          * flag.
1221          */
1222         opcode = READ_ONCE(sqe->opcode);
1223         if (opcode == IORING_OP_READ_FIXED ||
1224             opcode == IORING_OP_WRITE_FIXED) {
1225                 ssize_t ret = io_import_fixed(ctx, rw, sqe, iter);
1226                 *iovec = NULL;
1227                 return ret;
1228         }
1229
1230         if (!s->has_user)
1231                 return -EFAULT;
1232
1233 #ifdef CONFIG_COMPAT
1234         if (ctx->compat)
1235                 return compat_import_iovec(rw, buf, sqe_len, UIO_FASTIOV,
1236                                                 iovec, iter);
1237 #endif
1238
1239         return import_iovec(rw, buf, sqe_len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1240 }
1241
1242 static inline bool io_should_merge(struct async_list *al, struct kiocb *kiocb)
1243 {
1244         if (al->file == kiocb->ki_filp) {
1245                 off_t start, end;
1246
1247                 /*
1248                  * Allow merging if we're anywhere in the range of the same
1249                  * page. Generally this happens for sub-page reads or writes,
1250                  * and it's beneficial to allow the first worker to bring the
1251                  * page in and the piggy backed work can then work on the
1252                  * cached page.
1253                  */
1254                 start = al->io_start & PAGE_MASK;
1255                 end = (al->io_start + al->io_len + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
1256                 if (kiocb->ki_pos >= start && kiocb->ki_pos <= end)
1257                         return true;
1258         }
1259
1260         al->file = NULL;
1261         return false;
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Make a note of the last file/offset/direction we punted to async
1266  * context. We'll use this information to see if we can piggy back a
1267  * sequential request onto the previous one, if it's still hasn't been
1268  * completed by the async worker.
1269  */
1270 static void io_async_list_note(int rw, struct io_kiocb *req, size_t len)
1271 {
1272         struct async_list *async_list = &req->ctx->pending_async[rw];
1273         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1274         struct file *filp = kiocb->ki_filp;
1275
1276         if (io_should_merge(async_list, kiocb)) {
1277                 unsigned long max_bytes;
1278
1279                 /* Use 8x RA size as a decent limiter for both reads/writes */
1280                 max_bytes = filp->f_ra.ra_pages << (PAGE_SHIFT + 3);
1281                 if (!max_bytes)
1282                         max_bytes = VM_READAHEAD_PAGES << (PAGE_SHIFT + 3);
1283
1284                 /* If max len are exceeded, reset the state */
1285                 if (async_list->io_len + len <= max_bytes) {
1286                         req->flags |= REQ_F_SEQ_PREV;
1287                         async_list->io_len += len;
1288                 } else {
1289                         async_list->file = NULL;
1290                 }
1291         }
1292
1293         /* New file? Reset state. */
1294         if (async_list->file != filp) {
1295                 async_list->io_start = kiocb->ki_pos;
1296                 async_list->io_len = len;
1297                 async_list->file = filp;
1298         }
1299 }
1300
1301 /*
1302  * For files that don't have ->read_iter() and ->write_iter(), handle them
1303  * by looping over ->read() or ->write() manually.
1304  */
1305 static ssize_t loop_rw_iter(int rw, struct file *file, struct kiocb *kiocb,
1306                            struct iov_iter *iter)
1307 {
1308         ssize_t ret = 0;
1309
1310         /*
1311          * Don't support polled IO through this interface, and we can't
1312          * support non-blocking either. For the latter, this just causes
1313          * the kiocb to be handled from an async context.
1314          */
1315         if (kiocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
1316                 return -EOPNOTSUPP;
1317         if (kiocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
1318                 return -EAGAIN;
1319
1320         while (iov_iter_count(iter)) {
1321                 struct iovec iovec = iov_iter_iovec(iter);
1322                 ssize_t nr;
1323
1324                 if (rw == READ) {
1325                         nr = file->f_op->read(file, iovec.iov_base,
1326                                               iovec.iov_len, &kiocb->ki_pos);
1327                 } else {
1328                         nr = file->f_op->write(file, iovec.iov_base,
1329                                                iovec.iov_len, &kiocb->ki_pos);
1330                 }
1331
1332                 if (nr < 0) {
1333                         if (!ret)
1334                                 ret = nr;
1335                         break;
1336                 }
1337                 ret += nr;
1338                 if (nr != iovec.iov_len)
1339                         break;
1340                 iov_iter_advance(iter, nr);
1341         }
1342
1343         return ret;
1344 }
1345
1346 static int io_read(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1347                    bool force_nonblock)
1348 {
1349         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1350         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1351         struct iov_iter iter;
1352         struct file *file;
1353         size_t iov_count;
1354         ssize_t read_size, ret;
1355
1356         ret = io_prep_rw(req, s, force_nonblock);
1357         if (ret)
1358                 return ret;
1359         file = kiocb->ki_filp;
1360
1361         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_READ)))
1362                 return -EBADF;
1363
1364         ret = io_import_iovec(req->ctx, READ, s, &iovec, &iter);
1365         if (ret < 0)
1366                 return ret;
1367
1368         read_size = ret;
1369         if (req->flags & REQ_F_LINK)
1370                 req->result = read_size;
1371
1372         iov_count = iov_iter_count(&iter);
1373         ret = rw_verify_area(READ, file, &kiocb->ki_pos, iov_count);
1374         if (!ret) {
1375                 ssize_t ret2;
1376
1377                 if (file->f_op->read_iter)
1378                         ret2 = call_read_iter(file, kiocb, &iter);
1379                 else
1380                         ret2 = loop_rw_iter(READ, file, kiocb, &iter);
1381
1382                 /*
1383                  * In case of a short read, punt to async. This can happen
1384                  * if we have data partially cached. Alternatively we can
1385                  * return the short read, in which case the application will
1386                  * need to issue another SQE and wait for it. That SQE will
1387                  * need async punt anyway, so it's more efficient to do it
1388                  * here.
1389                  */
1390                 if (force_nonblock && ret2 > 0 && ret2 < read_size)
1391                         ret2 = -EAGAIN;
1392                 /* Catch -EAGAIN return for forced non-blocking submission */
1393                 if (!force_nonblock || ret2 != -EAGAIN) {
1394                         io_rw_done(kiocb, ret2);
1395                 } else {
1396                         /*
1397                          * If ->needs_lock is true, we're already in async
1398                          * context.
1399                          */
1400                         if (!s->needs_lock)
1401                                 io_async_list_note(READ, req, iov_count);
1402                         ret = -EAGAIN;
1403                 }
1404         }
1405         kfree(iovec);
1406         return ret;
1407 }
1408
1409 static int io_write(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1410                     bool force_nonblock)
1411 {
1412         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1413         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1414         struct iov_iter iter;
1415         struct file *file;
1416         size_t iov_count;
1417         ssize_t ret;
1418
1419         ret = io_prep_rw(req, s, force_nonblock);
1420         if (ret)
1421                 return ret;
1422
1423         file = kiocb->ki_filp;
1424         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_WRITE)))
1425                 return -EBADF;
1426
1427         ret = io_import_iovec(req->ctx, WRITE, s, &iovec, &iter);
1428         if (ret < 0)
1429                 return ret;
1430
1431         if (req->flags & REQ_F_LINK)
1432                 req->result = ret;
1433
1434         iov_count = iov_iter_count(&iter);
1435
1436         ret = -EAGAIN;
1437         if (force_nonblock && !(kiocb->ki_flags & IOCB_DIRECT)) {
1438                 /* If ->needs_lock is true, we're already in async context. */
1439                 if (!s->needs_lock)
1440                         io_async_list_note(WRITE, req, iov_count);
1441                 goto out_free;
1442         }
1443
1444         ret = rw_verify_area(WRITE, file, &kiocb->ki_pos, iov_count);
1445         if (!ret) {
1446                 ssize_t ret2;
1447
1448                 /*
1449                  * Open-code file_start_write here to grab freeze protection,
1450                  * which will be released by another thread in
1451                  * io_complete_rw().  Fool lockdep by telling it the lock got
1452                  * released so that it doesn't complain about the held lock when
1453                  * we return to userspace.
1454                  */
1455                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode)) {
1456                         __sb_start_write(file_inode(file)->i_sb,
1457                                                 SB_FREEZE_WRITE, true);
1458                         __sb_writers_release(file_inode(file)->i_sb,
1459                                                 SB_FREEZE_WRITE);
1460                 }
1461                 kiocb->ki_flags |= IOCB_WRITE;
1462
1463                 if (file->f_op->write_iter)
1464                         ret2 = call_write_iter(file, kiocb, &iter);
1465                 else
1466                         ret2 = loop_rw_iter(WRITE, file, kiocb, &iter);
1467                 if (!force_nonblock || ret2 != -EAGAIN) {
1468                         io_rw_done(kiocb, ret2);
1469                 } else {
1470                         /*
1471                          * If ->needs_lock is true, we're already in async
1472                          * context.
1473                          */
1474                         if (!s->needs_lock)
1475                                 io_async_list_note(WRITE, req, iov_count);
1476                         ret = -EAGAIN;
1477                 }
1478         }
1479 out_free:
1480         kfree(iovec);
1481         return ret;
1482 }
1483
1484 /*
1485  * IORING_OP_NOP just posts a completion event, nothing else.
1486  */
1487 static int io_nop(struct io_kiocb *req, u64 user_data)
1488 {
1489         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1490         long err = 0;
1491
1492         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1493                 return -EINVAL;
1494
1495         io_cqring_add_event(ctx, user_data, err);
1496         io_put_req(req);
1497         return 0;
1498 }
1499
1500 static int io_prep_fsync(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1501 {
1502         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1503
1504         if (!req->file)
1505                 return -EBADF;
1506
1507         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1508                 return -EINVAL;
1509         if (unlikely(sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->buf_index))
1510                 return -EINVAL;
1511
1512         return 0;
1513 }
1514
1515 static int io_fsync(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1516                     bool force_nonblock)
1517 {
1518         loff_t sqe_off = READ_ONCE(sqe->off);
1519         loff_t sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1520         loff_t end = sqe_off + sqe_len;
1521         unsigned fsync_flags;
1522         int ret;
1523
1524         fsync_flags = READ_ONCE(sqe->fsync_flags);
1525         if (unlikely(fsync_flags & ~IORING_FSYNC_DATASYNC))
1526                 return -EINVAL;
1527
1528         ret = io_prep_fsync(req, sqe);
1529         if (ret)
1530                 return ret;
1531
1532         /* fsync always requires a blocking context */
1533         if (force_nonblock)
1534                 return -EAGAIN;
1535
1536         ret = vfs_fsync_range(req->rw.ki_filp, sqe_off,
1537                                 end > 0 ? end : LLONG_MAX,
1538                                 fsync_flags & IORING_FSYNC_DATASYNC);
1539
1540         if (ret < 0 && (req->flags & REQ_F_LINK))
1541                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
1542         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1543         io_put_req(req);
1544         return 0;
1545 }
1546
1547 static int io_prep_sfr(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1548 {
1549         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1550         int ret = 0;
1551
1552         if (!req->file)
1553                 return -EBADF;
1554
1555         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1556                 return -EINVAL;
1557         if (unlikely(sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->buf_index))
1558                 return -EINVAL;
1559
1560         return ret;
1561 }
1562
1563 static int io_sync_file_range(struct io_kiocb *req,
1564                               const struct io_uring_sqe *sqe,
1565                               bool force_nonblock)
1566 {
1567         loff_t sqe_off;
1568         loff_t sqe_len;
1569         unsigned flags;
1570         int ret;
1571
1572         ret = io_prep_sfr(req, sqe);
1573         if (ret)
1574                 return ret;
1575
1576         /* sync_file_range always requires a blocking context */
1577         if (force_nonblock)
1578                 return -EAGAIN;
1579
1580         sqe_off = READ_ONCE(sqe->off);
1581         sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1582         flags = READ_ONCE(sqe->sync_range_flags);
1583
1584         ret = sync_file_range(req->rw.ki_filp, sqe_off, sqe_len, flags);
1585
1586         if (ret < 0 && (req->flags & REQ_F_LINK))
1587                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
1588         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1589         io_put_req(req);
1590         return 0;
1591 }
1592
1593 #if defined(CONFIG_NET)
1594 static int io_send_recvmsg(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1595                            bool force_nonblock,
1596                    long (*fn)(struct socket *, struct user_msghdr __user *,
1597                                 unsigned int))
1598 {
1599         struct socket *sock;
1600         int ret;
1601
1602         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1603                 return -EINVAL;
1604
1605         sock = sock_from_file(req->file, &ret);
1606         if (sock) {
1607                 struct user_msghdr __user *msg;
1608                 unsigned flags;
1609
1610                 flags = READ_ONCE(sqe->msg_flags);
1611                 if (flags & MSG_DONTWAIT)
1612                         req->flags |= REQ_F_NOWAIT;
1613                 else if (force_nonblock)
1614                         flags |= MSG_DONTWAIT;
1615
1616                 msg = (struct user_msghdr __user *) (unsigned long)
1617                         READ_ONCE(sqe->addr);
1618
1619                 ret = fn(sock, msg, flags);
1620                 if (force_nonblock && ret == -EAGAIN)
1621                         return ret;
1622         }
1623
1624         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1625         io_put_req(req);
1626         return 0;
1627 }
1628 #endif
1629
1630 static int io_sendmsg(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1631                       bool force_nonblock)
1632 {
1633 #if defined(CONFIG_NET)
1634         return io_send_recvmsg(req, sqe, force_nonblock, __sys_sendmsg_sock);
1635 #else
1636         return -EOPNOTSUPP;
1637 #endif
1638 }
1639
1640 static int io_recvmsg(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1641                       bool force_nonblock)
1642 {
1643 #if defined(CONFIG_NET)
1644         return io_send_recvmsg(req, sqe, force_nonblock, __sys_recvmsg_sock);
1645 #else
1646         return -EOPNOTSUPP;
1647 #endif
1648 }
1649
1650 static void io_poll_remove_one(struct io_kiocb *req)
1651 {
1652         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1653
1654         spin_lock(&poll->head->lock);
1655         WRITE_ONCE(poll->canceled, true);
1656         if (!list_empty(&poll->wait.entry)) {
1657                 list_del_init(&poll->wait.entry);
1658                 io_queue_async_work(req->ctx, req);
1659         }
1660         spin_unlock(&poll->head->lock);
1661
1662         list_del_init(&req->list);
1663 }
1664
1665 static void io_poll_remove_all(struct io_ring_ctx *ctx)
1666 {
1667         struct io_kiocb *req;
1668
1669         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1670         while (!list_empty(&ctx->cancel_list)) {
1671                 req = list_first_entry(&ctx->cancel_list, struct io_kiocb,list);
1672                 io_poll_remove_one(req);
1673         }
1674         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1675 }
1676
1677 /*
1678  * Find a running poll command that matches one specified in sqe->addr,
1679  * and remove it if found.
1680  */
1681 static int io_poll_remove(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1682 {
1683         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1684         struct io_kiocb *poll_req, *next;
1685         int ret = -ENOENT;
1686
1687         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1688                 return -EINVAL;
1689         if (sqe->ioprio || sqe->off || sqe->len || sqe->buf_index ||
1690             sqe->poll_events)
1691                 return -EINVAL;
1692
1693         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1694         list_for_each_entry_safe(poll_req, next, &ctx->cancel_list, list) {
1695                 if (READ_ONCE(sqe->addr) == poll_req->user_data) {
1696                         io_poll_remove_one(poll_req);
1697                         ret = 0;
1698                         break;
1699                 }
1700         }
1701         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1702
1703         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1704         io_put_req(req);
1705         return 0;
1706 }
1707
1708 static void io_poll_complete(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
1709                              __poll_t mask)
1710 {
1711         req->poll.done = true;
1712         io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, mangle_poll(mask));
1713         io_commit_cqring(ctx);
1714 }
1715
1716 static void io_poll_complete_work(struct work_struct *work)
1717 {
1718         struct io_kiocb *req = container_of(work, struct io_kiocb, work);
1719         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1720         struct poll_table_struct pt = { ._key = poll->events };
1721         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1722         __poll_t mask = 0;
1723
1724         if (!READ_ONCE(poll->canceled))
1725                 mask = vfs_poll(poll->file, &pt) & poll->events;
1726
1727         /*
1728          * Note that ->ki_cancel callers also delete iocb from active_reqs after
1729          * calling ->ki_cancel.  We need the ctx_lock roundtrip here to
1730          * synchronize with them.  In the cancellation case the list_del_init
1731          * itself is not actually needed, but harmless so we keep it in to
1732          * avoid further branches in the fast path.
1733          */
1734         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1735         if (!mask && !READ_ONCE(poll->canceled)) {
1736                 add_wait_queue(poll->head, &poll->wait);
1737                 spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1738                 return;
1739         }
1740         list_del_init(&req->list);
1741         io_poll_complete(ctx, req, mask);
1742         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1743
1744         io_cqring_ev_posted(ctx);
1745         io_put_req(req);
1746 }
1747
1748 static int io_poll_wake(struct wait_queue_entry *wait, unsigned mode, int sync,
1749                         void *key)
1750 {
1751         struct io_poll_iocb *poll = container_of(wait, struct io_poll_iocb,
1752                                                         wait);
1753         struct io_kiocb *req = container_of(poll, struct io_kiocb, poll);
1754         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1755         __poll_t mask = key_to_poll(key);
1756         unsigned long flags;
1757
1758         /* for instances that support it check for an event match first: */
1759         if (mask && !(mask & poll->events))
1760                 return 0;
1761
1762         list_del_init(&poll->wait.entry);
1763
1764         if (mask && spin_trylock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags)) {
1765                 list_del(&req->list);
1766                 io_poll_complete(ctx, req, mask);
1767                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1768
1769                 io_cqring_ev_posted(ctx);
1770                 io_put_req(req);
1771         } else {
1772                 io_queue_async_work(ctx, req);
1773         }
1774
1775         return 1;
1776 }
1777
1778 struct io_poll_table {
1779         struct poll_table_struct pt;
1780         struct io_kiocb *req;
1781         int error;
1782 };
1783
1784 static void io_poll_queue_proc(struct file *file, struct wait_queue_head *head,
1785                                struct poll_table_struct *p)
1786 {
1787         struct io_poll_table *pt = container_of(p, struct io_poll_table, pt);
1788
1789         if (unlikely(pt->req->poll.head)) {
1790                 pt->error = -EINVAL;
1791                 return;
1792         }
1793
1794         pt->error = 0;
1795         pt->req->poll.head = head;
1796         add_wait_queue(head, &pt->req->poll.wait);
1797 }
1798
1799 static int io_poll_add(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1800 {
1801         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1802         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1803         struct io_poll_table ipt;
1804         bool cancel = false;
1805         __poll_t mask;
1806         u16 events;
1807
1808         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1809                 return -EINVAL;
1810         if (sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->off || sqe->len || sqe->buf_index)
1811                 return -EINVAL;
1812         if (!poll->file)
1813                 return -EBADF;
1814
1815         req->submit.sqe = NULL;
1816         INIT_WORK(&req->work, io_poll_complete_work);
1817         events = READ_ONCE(sqe->poll_events);
1818         poll->events = demangle_poll(events) | EPOLLERR | EPOLLHUP;
1819
1820         poll->head = NULL;
1821         poll->done = false;
1822         poll->canceled = false;
1823
1824         ipt.pt._qproc = io_poll_queue_proc;
1825         ipt.pt._key = poll->events;
1826         ipt.req = req;
1827         ipt.error = -EINVAL; /* same as no support for IOCB_CMD_POLL */
1828
1829         /* initialized the list so that we can do list_empty checks */
1830         INIT_LIST_HEAD(&poll->wait.entry);
1831         init_waitqueue_func_entry(&poll->wait, io_poll_wake);
1832
1833         INIT_LIST_HEAD(&req->list);
1834
1835         mask = vfs_poll(poll->file, &ipt.pt) & poll->events;
1836
1837         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1838         if (likely(poll->head)) {
1839                 spin_lock(&poll->head->lock);
1840                 if (unlikely(list_empty(&poll->wait.entry))) {
1841                         if (ipt.error)
1842                                 cancel = true;
1843                         ipt.error = 0;
1844                         mask = 0;
1845                 }
1846                 if (mask || ipt.error)
1847                         list_del_init(&poll->wait.entry);
1848                 else if (cancel)
1849                         WRITE_ONCE(poll->canceled, true);
1850                 else if (!poll->done) /* actually waiting for an event */
1851                         list_add_tail(&req->list, &ctx->cancel_list);
1852                 spin_unlock(&poll->head->lock);
1853         }
1854         if (mask) { /* no async, we'd stolen it */
1855                 ipt.error = 0;
1856                 io_poll_complete(ctx, req, mask);
1857         }
1858         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1859
1860         if (mask) {
1861                 io_cqring_ev_posted(ctx);
1862                 io_put_req(req);
1863         }
1864         return ipt.error;
1865 }
1866
1867 static enum hrtimer_restart io_timeout_fn(struct hrtimer *timer)
1868 {
1869         struct io_ring_ctx *ctx;
1870         struct io_kiocb *req;
1871         unsigned long flags;
1872
1873         req = container_of(timer, struct io_kiocb, timeout.timer);
1874         ctx = req->ctx;
1875         atomic_inc(&ctx->cq_timeouts);
1876
1877         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1878         list_del(&req->list);
1879
1880         io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, -ETIME);
1881         io_commit_cqring(ctx);
1882         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1883
1884         io_cqring_ev_posted(ctx);
1885
1886         io_put_req(req);
1887         return HRTIMER_NORESTART;
1888 }
1889
1890 static int io_timeout(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1891 {
1892         unsigned count, req_dist, tail_index;
1893         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1894         struct list_head *entry;
1895         struct timespec64 ts;
1896
1897         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1898                 return -EINVAL;
1899         if (sqe->flags || sqe->ioprio || sqe->buf_index || sqe->timeout_flags ||
1900             sqe->len != 1)
1901                 return -EINVAL;
1902
1903         if (get_timespec64(&ts, u64_to_user_ptr(sqe->addr)))
1904                 return -EFAULT;
1905
1906         /*
1907          * sqe->off holds how many events that need to occur for this
1908          * timeout event to be satisfied.
1909          */
1910         count = READ_ONCE(sqe->off);
1911         if (!count)
1912                 count = 1;
1913
1914         req->sequence = ctx->cached_sq_head + count - 1;
1915         req->flags |= REQ_F_TIMEOUT;
1916
1917         /*
1918          * Insertion sort, ensuring the first entry in the list is always
1919          * the one we need first.
1920          */
1921         tail_index = ctx->cached_cq_tail - ctx->rings->sq_dropped;
1922         req_dist = req->sequence - tail_index;
1923         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1924         list_for_each_prev(entry, &ctx->timeout_list) {
1925                 struct io_kiocb *nxt = list_entry(entry, struct io_kiocb, list);
1926                 unsigned dist;
1927
1928                 dist = nxt->sequence - tail_index;
1929                 if (req_dist >= dist)
1930                         break;
1931         }
1932         list_add(&req->list, entry);
1933         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1934
1935         hrtimer_init(&req->timeout.timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
1936         req->timeout.timer.function = io_timeout_fn;
1937         hrtimer_start(&req->timeout.timer, timespec64_to_ktime(ts),
1938                         HRTIMER_MODE_REL);
1939         return 0;
1940 }
1941
1942 static int io_req_defer(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
1943                         const struct io_uring_sqe *sqe)
1944 {
1945         struct io_uring_sqe *sqe_copy;
1946
1947         if (!io_sequence_defer(ctx, req) && list_empty(&ctx->defer_list))
1948                 return 0;
1949
1950         sqe_copy = kmalloc(sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
1951         if (!sqe_copy)
1952                 return -EAGAIN;
1953
1954         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1955         if (!io_sequence_defer(ctx, req) && list_empty(&ctx->defer_list)) {
1956                 spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1957                 kfree(sqe_copy);
1958                 return 0;
1959         }
1960
1961         memcpy(sqe_copy, sqe, sizeof(*sqe_copy));
1962         req->submit.sqe = sqe_copy;
1963
1964         INIT_WORK(&req->work, io_sq_wq_submit_work);
1965         list_add_tail(&req->list, &ctx->defer_list);
1966         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1967         return -EIOCBQUEUED;
1968 }
1969
1970 static int __io_submit_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
1971                            const struct sqe_submit *s, bool force_nonblock)
1972 {
1973         int ret, opcode;
1974
1975         req->user_data = READ_ONCE(s->sqe->user_data);
1976
1977         if (unlikely(s->index >= ctx->sq_entries))
1978                 return -EINVAL;
1979
1980         opcode = READ_ONCE(s->sqe->opcode);
1981         switch (opcode) {
1982         case IORING_OP_NOP:
1983                 ret = io_nop(req, req->user_data);
1984                 break;
1985         case IORING_OP_READV:
1986                 if (unlikely(s->sqe->buf_index))
1987                         return -EINVAL;
1988                 ret = io_read(req, s, force_nonblock);
1989                 break;
1990         case IORING_OP_WRITEV:
1991                 if (unlikely(s->sqe->buf_index))
1992                         return -EINVAL;
1993                 ret = io_write(req, s, force_nonblock);
1994                 break;
1995         case IORING_OP_READ_FIXED:
1996                 ret = io_read(req, s, force_nonblock);
1997                 break;
1998         case IORING_OP_WRITE_FIXED:
1999                 ret = io_write(req, s, force_nonblock);
2000                 break;
2001         case IORING_OP_FSYNC:
2002                 ret = io_fsync(req, s->sqe, force_nonblock);
2003                 break;
2004         case IORING_OP_POLL_ADD:
2005                 ret = io_poll_add(req, s->sqe);
2006                 break;
2007         case IORING_OP_POLL_REMOVE:
2008                 ret = io_poll_remove(req, s->sqe);
2009                 break;
2010         case IORING_OP_SYNC_FILE_RANGE:
2011                 ret = io_sync_file_range(req, s->sqe, force_nonblock);
2012                 break;
2013         case IORING_OP_SENDMSG:
2014                 ret = io_sendmsg(req, s->sqe, force_nonblock);
2015                 break;
2016         case IORING_OP_RECVMSG:
2017                 ret = io_recvmsg(req, s->sqe, force_nonblock);
2018                 break;
2019         case IORING_OP_TIMEOUT:
2020                 ret = io_timeout(req, s->sqe);
2021                 break;
2022         default:
2023                 ret = -EINVAL;
2024                 break;
2025         }
2026
2027         if (ret)
2028                 return ret;
2029
2030         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
2031                 if (req->result == -EAGAIN)
2032                         return -EAGAIN;
2033
2034                 /* workqueue context doesn't hold uring_lock, grab it now */
2035                 if (s->needs_lock)
2036                         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
2037                 io_iopoll_req_issued(req);
2038                 if (s->needs_lock)
2039                         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
2040         }
2041
2042         return 0;
2043 }
2044
2045 static struct async_list *io_async_list_from_sqe(struct io_ring_ctx *ctx,
2046                                                  const struct io_uring_sqe *sqe)
2047 {
2048         switch (sqe->opcode) {
2049         case IORING_OP_READV:
2050         case IORING_OP_READ_FIXED:
2051                 return &ctx->pending_async[READ];
2052         case IORING_OP_WRITEV:
2053         case IORING_OP_WRITE_FIXED:
2054                 return &ctx->pending_async[WRITE];
2055         default:
2056                 return NULL;
2057         }
2058 }
2059
2060 static inline bool io_sqe_needs_user(const struct io_uring_sqe *sqe)
2061 {
2062         u8 opcode = READ_ONCE(sqe->opcode);
2063
2064         return !(opcode == IORING_OP_READ_FIXED ||
2065                  opcode == IORING_OP_WRITE_FIXED);
2066 }
2067
2068 static void io_sq_wq_submit_work(struct work_struct *work)
2069 {
2070         struct io_kiocb *req = container_of(work, struct io_kiocb, work);
2071         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
2072         struct mm_struct *cur_mm = NULL;
2073         struct async_list *async_list;
2074         LIST_HEAD(req_list);
2075         mm_segment_t old_fs;
2076         int ret;
2077
2078         async_list = io_async_list_from_sqe(ctx, req->submit.sqe);
2079 restart:
2080         do {
2081                 struct sqe_submit *s = &req->submit;
2082                 const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
2083                 unsigned int flags = req->flags;
2084
2085                 /* Ensure we clear previously set non-block flag */
2086                 req->rw.ki_flags &= ~IOCB_NOWAIT;
2087
2088                 ret = 0;
2089                 if (io_sqe_needs_user(sqe) && !cur_mm) {
2090                         if (!mmget_not_zero(ctx->sqo_mm)) {
2091                                 ret = -EFAULT;
2092                         } else {
2093                                 cur_mm = ctx->sqo_mm;
2094                                 use_mm(cur_mm);
2095                                 old_fs = get_fs();
2096                                 set_fs(USER_DS);
2097                         }
2098                 }
2099
2100                 if (!ret) {
2101                         s->has_user = cur_mm != NULL;
2102                         s->needs_lock = true;
2103                         do {
2104                                 ret = __io_submit_sqe(ctx, req, s, false);
2105                                 /*
2106                                  * We can get EAGAIN for polled IO even though
2107                                  * we're forcing a sync submission from here,
2108                                  * since we can't wait for request slots on the
2109                                  * block side.
2110                                  */
2111                                 if (ret != -EAGAIN)
2112                                         break;
2113                                 cond_resched();
2114                         } while (1);
2115                 }
2116
2117                 /* drop submission reference */
2118                 io_put_req(req);
2119
2120                 if (ret) {
2121                         io_cqring_add_event(ctx, sqe->user_data, ret);
2122                         io_put_req(req);
2123                 }
2124
2125                 /* async context always use a copy of the sqe */
2126                 kfree(sqe);
2127
2128                 /* req from defer and link list needn't decrease async cnt */
2129                 if (flags & (REQ_F_IO_DRAINED | REQ_F_LINK_DONE))
2130                         goto out;
2131
2132                 if (!async_list)
2133                         break;
2134                 if (!list_empty(&req_list)) {
2135                         req = list_first_entry(&req_list, struct io_kiocb,
2136                                                 list);
2137                         list_del(&req->list);
2138                         continue;
2139                 }
2140                 if (list_empty(&async_list->list))
2141                         break;
2142
2143                 req = NULL;
2144                 spin_lock(&async_list->lock);
2145                 if (list_empty(&async_list->list)) {
2146                         spin_unlock(&async_list->lock);
2147                         break;
2148                 }
2149                 list_splice_init(&async_list->list, &req_list);
2150                 spin_unlock(&async_list->lock);
2151
2152                 req = list_first_entry(&req_list, struct io_kiocb, list);
2153                 list_del(&req->list);
2154         } while (req);
2155
2156         /*
2157          * Rare case of racing with a submitter. If we find the count has
2158          * dropped to zero AND we have pending work items, then restart
2159          * the processing. This is a tiny race window.
2160          */
2161         if (async_list) {
2162                 ret = atomic_dec_return(&async_list->cnt);
2163                 while (!ret && !list_empty(&async_list->list)) {
2164                         spin_lock(&async_list->lock);
2165                         atomic_inc(&async_list->cnt);
2166                         list_splice_init(&async_list->list, &req_list);
2167                         spin_unlock(&async_list->lock);
2168
2169                         if (!list_empty(&req_list)) {
2170                                 req = list_first_entry(&req_list,
2171                                                         struct io_kiocb, list);
2172                                 list_del(&req->list);
2173                                 goto restart;
2174                         }
2175                         ret = atomic_dec_return(&async_list->cnt);
2176                 }
2177         }
2178
2179 out:
2180         if (cur_mm) {
2181                 set_fs(old_fs);
2182                 unuse_mm(cur_mm);
2183                 mmput(cur_mm);
2184         }
2185 }
2186
2187 /*
2188  * See if we can piggy back onto previously submitted work, that is still
2189  * running. We currently only allow this if the new request is sequential
2190  * to the previous one we punted.
2191  */
2192 static bool io_add_to_prev_work(struct async_list *list, struct io_kiocb *req)
2193 {
2194         bool ret;
2195
2196         if (!list)
2197                 return false;
2198         if (!(req->flags & REQ_F_SEQ_PREV))
2199                 return false;
2200         if (!atomic_read(&list->cnt))
2201                 return false;
2202
2203         ret = true;
2204         spin_lock(&list->lock);
2205         list_add_tail(&req->list, &list->list);
2206         /*
2207          * Ensure we see a simultaneous modification from io_sq_wq_submit_work()
2208          */
2209         smp_mb();
2210         if (!atomic_read(&list->cnt)) {
2211                 list_del_init(&req->list);
2212                 ret = false;
2213         }
2214         spin_unlock(&list->lock);
2215         return ret;
2216 }
2217
2218 static bool io_op_needs_file(const struct io_uring_sqe *sqe)
2219 {
2220         int op = READ_ONCE(sqe->opcode);
2221
2222         switch (op) {
2223         case IORING_OP_NOP:
2224         case IORING_OP_POLL_REMOVE:
2225                 return false;
2226         default:
2227                 return true;
2228         }
2229 }
2230
2231 static int io_req_set_file(struct io_ring_ctx *ctx, const struct sqe_submit *s,
2232                            struct io_submit_state *state, struct io_kiocb *req)
2233 {
2234         unsigned flags;
2235         int fd;
2236
2237         flags = READ_ONCE(s->sqe->flags);
2238         fd = READ_ONCE(s->sqe->fd);
2239
2240         if (flags & IOSQE_IO_DRAIN)
2241                 req->flags |= REQ_F_IO_DRAIN;
2242         /*
2243          * All io need record the previous position, if LINK vs DARIN,
2244          * it can be used to mark the position of the first IO in the
2245          * link list.
2246          */
2247         req->sequence = s->sequence;
2248
2249         if (!io_op_needs_file(s->sqe))
2250                 return 0;
2251
2252         if (flags & IOSQE_FIXED_FILE) {
2253                 if (unlikely(!ctx->user_files ||
2254                     (unsigned) fd >= ctx->nr_user_files))
2255                         return -EBADF;
2256                 req->file = ctx->user_files[fd];
2257                 req->flags |= REQ_F_FIXED_FILE;
2258         } else {
2259                 if (s->needs_fixed_file)
2260                         return -EBADF;
2261                 req->file = io_file_get(state, fd);
2262                 if (unlikely(!req->file))
2263                         return -EBADF;
2264         }
2265
2266         return 0;
2267 }
2268
2269 static int __io_queue_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2270                         struct sqe_submit *s, bool force_nonblock)
2271 {
2272         int ret;
2273
2274         ret = __io_submit_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2275         if (ret == -EAGAIN && !(req->flags & REQ_F_NOWAIT)) {
2276                 struct io_uring_sqe *sqe_copy;
2277
2278                 sqe_copy = kmemdup(s->sqe, sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
2279                 if (sqe_copy) {
2280                         struct async_list *list;
2281
2282                         s->sqe = sqe_copy;
2283                         memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
2284                         list = io_async_list_from_sqe(ctx, s->sqe);
2285                         if (!io_add_to_prev_work(list, req)) {
2286                                 if (list)
2287                                         atomic_inc(&list->cnt);
2288                                 INIT_WORK(&req->work, io_sq_wq_submit_work);
2289                                 io_queue_async_work(ctx, req);
2290                         }
2291
2292                         /*
2293                          * Queued up for async execution, worker will release
2294                          * submit reference when the iocb is actually submitted.
2295                          */
2296                         return 0;
2297                 }
2298         }
2299
2300         /* drop submission reference */
2301         io_put_req(req);
2302
2303         /* and drop final reference, if we failed */
2304         if (ret) {
2305                 io_cqring_add_event(ctx, req->user_data, ret);
2306                 if (req->flags & REQ_F_LINK)
2307                         req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
2308                 io_put_req(req);
2309         }
2310
2311         return ret;
2312 }
2313
2314 static int io_queue_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2315                         struct sqe_submit *s, bool force_nonblock)
2316 {
2317         int ret;
2318
2319         ret = io_req_defer(ctx, req, s->sqe);
2320         if (ret) {
2321                 if (ret != -EIOCBQUEUED) {
2322                         io_free_req(req);
2323                         io_cqring_add_event(ctx, s->sqe->user_data, ret);
2324                 }
2325                 return 0;
2326         }
2327
2328         return __io_queue_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2329 }
2330
2331 static int io_queue_link_head(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2332                               struct sqe_submit *s, struct io_kiocb *shadow,
2333                               bool force_nonblock)
2334 {
2335         int ret;
2336         int need_submit = false;
2337
2338         if (!shadow)
2339                 return io_queue_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2340
2341         /*
2342          * Mark the first IO in link list as DRAIN, let all the following
2343          * IOs enter the defer list. all IO needs to be completed before link
2344          * list.
2345          */
2346         req->flags |= REQ_F_IO_DRAIN;
2347         ret = io_req_defer(ctx, req, s->sqe);
2348         if (ret) {
2349                 if (ret != -EIOCBQUEUED) {
2350                         io_free_req(req);
2351                         io_cqring_add_event(ctx, s->sqe->user_data, ret);
2352                         return 0;
2353                 }
2354         } else {
2355                 /*
2356                  * If ret == 0 means that all IOs in front of link io are
2357                  * running done. let's queue link head.
2358                  */
2359                 need_submit = true;
2360         }
2361
2362         /* Insert shadow req to defer_list, blocking next IOs */
2363         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
2364         list_add_tail(&shadow->list, &ctx->defer_list);
2365         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
2366
2367         if (need_submit)
2368                 return __io_queue_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2369
2370         return 0;
2371 }
2372
2373 #define SQE_VALID_FLAGS (IOSQE_FIXED_FILE|IOSQE_IO_DRAIN|IOSQE_IO_LINK)
2374
2375 static void io_submit_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *s,
2376                           struct io_submit_state *state, struct io_kiocb **link,
2377                           bool force_nonblock)
2378 {
2379         struct io_uring_sqe *sqe_copy;
2380         struct io_kiocb *req;
2381         int ret;
2382
2383         /* enforce forwards compatibility on users */
2384         if (unlikely(s->sqe->flags & ~SQE_VALID_FLAGS)) {
2385                 ret = -EINVAL;
2386                 goto err;
2387         }
2388
2389         req = io_get_req(ctx, state);
2390         if (unlikely(!req)) {
2391                 ret = -EAGAIN;
2392                 goto err;
2393         }
2394
2395         ret = io_req_set_file(ctx, s, state, req);
2396         if (unlikely(ret)) {
2397 err_req:
2398                 io_free_req(req);
2399 err:
2400                 io_cqring_add_event(ctx, s->sqe->user_data, ret);
2401                 return;
2402         }
2403
2404         /*
2405          * If we already have a head request, queue this one for async
2406          * submittal once the head completes. If we don't have a head but
2407          * IOSQE_IO_LINK is set in the sqe, start a new head. This one will be
2408          * submitted sync once the chain is complete. If none of those
2409          * conditions are true (normal request), then just queue it.
2410          */
2411         if (*link) {
2412                 struct io_kiocb *prev = *link;
2413
2414                 sqe_copy = kmemdup(s->sqe, sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
2415                 if (!sqe_copy) {
2416                         ret = -EAGAIN;
2417                         goto err_req;
2418                 }
2419
2420                 s->sqe = sqe_copy;
2421                 memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
2422                 list_add_tail(&req->list, &prev->link_list);
2423         } else if (s->sqe->flags & IOSQE_IO_LINK) {
2424                 req->flags |= REQ_F_LINK;
2425
2426                 memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
2427                 INIT_LIST_HEAD(&req->link_list);
2428                 *link = req;
2429         } else {
2430                 io_queue_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2431         }
2432 }
2433
2434 /*
2435  * Batched submission is done, ensure local IO is flushed out.
2436  */
2437 static void io_submit_state_end(struct io_submit_state *state)
2438 {
2439         blk_finish_plug(&state->plug);
2440         io_file_put(state);
2441         if (state->free_reqs)
2442                 kmem_cache_free_bulk(req_cachep, state->free_reqs,
2443                                         &state->reqs[state->cur_req]);
2444 }
2445
2446 /*
2447  * Start submission side cache.
2448  */
2449 static void io_submit_state_start(struct io_submit_state *state,
2450                                   struct io_ring_ctx *ctx, unsigned max_ios)
2451 {
2452         blk_start_plug(&state->plug);
2453         state->free_reqs = 0;
2454         state->file = NULL;
2455         state->ios_left = max_ios;
2456 }
2457
2458 static void io_commit_sqring(struct io_ring_ctx *ctx)
2459 {
2460         struct io_rings *rings = ctx->rings;
2461
2462         if (ctx->cached_sq_head != READ_ONCE(rings->sq.head)) {
2463                 /*
2464                  * Ensure any loads from the SQEs are done at this point,
2465                  * since once we write the new head, the application could
2466                  * write new data to them.
2467                  */
2468                 smp_store_release(&rings->sq.head, ctx->cached_sq_head);
2469         }
2470 }
2471
2472 /*
2473  * Fetch an sqe, if one is available. Note that s->sqe will point to memory
2474  * that is mapped by userspace. This means that care needs to be taken to
2475  * ensure that reads are stable, as we cannot rely on userspace always
2476  * being a good citizen. If members of the sqe are validated and then later
2477  * used, it's important that those reads are done through READ_ONCE() to
2478  * prevent a re-load down the line.
2479  */
2480 static bool io_get_sqring(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *s)
2481 {
2482         struct io_rings *rings = ctx->rings;
2483         u32 *sq_array = ctx->sq_array;
2484         unsigned head;
2485
2486         /*
2487          * The cached sq head (or cq tail) serves two purposes:
2488          *
2489          * 1) allows us to batch the cost of updating the user visible
2490          *    head updates.
2491          * 2) allows the kernel side to track the head on its own, even
2492          *    though the application is the one updating it.
2493          */
2494         head = ctx->cached_sq_head;
2495         /* make sure SQ entry isn't read before tail */
2496         if (head == smp_load_acquire(&rings->sq.tail))
2497                 return false;
2498
2499         head = READ_ONCE(sq_array[head & ctx->sq_mask]);
2500         if (head < ctx->sq_entries) {
2501                 s->index = head;
2502                 s->sqe = &ctx->sq_sqes[head];
2503                 s->sequence = ctx->cached_sq_head;
2504                 ctx->cached_sq_head++;
2505                 return true;
2506         }
2507
2508         /* drop invalid entries */
2509         ctx->cached_sq_head++;
2510         rings->sq_dropped++;
2511         return false;
2512 }
2513
2514 static int io_submit_sqes(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *sqes,
2515                           unsigned int nr, bool has_user, bool mm_fault)
2516 {
2517         struct io_submit_state state, *statep = NULL;
2518         struct io_kiocb *link = NULL;
2519         struct io_kiocb *shadow_req = NULL;
2520         bool prev_was_link = false;
2521         int i, submitted = 0;
2522
2523         if (nr > IO_PLUG_THRESHOLD) {
2524                 io_submit_state_start(&state, ctx, nr);
2525                 statep = &state;
2526         }
2527
2528         for (i = 0; i < nr; i++) {
2529                 /*
2530                  * If previous wasn't linked and we have a linked command,
2531                  * that's the end of the chain. Submit the previous link.
2532                  */
2533                 if (!prev_was_link && link) {
2534                         io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req,
2535                                                 true);
2536                         link = NULL;
2537                         shadow_req = NULL;
2538                 }
2539                 prev_was_link = (sqes[i].sqe->flags & IOSQE_IO_LINK) != 0;
2540
2541                 if (link && (sqes[i].sqe->flags & IOSQE_IO_DRAIN)) {
2542                         if (!shadow_req) {
2543                                 shadow_req = io_get_req(ctx, NULL);
2544                                 if (unlikely(!shadow_req))
2545                                         goto out;
2546                                 shadow_req->flags |= (REQ_F_IO_DRAIN | REQ_F_SHADOW_DRAIN);
2547                                 refcount_dec(&shadow_req->refs);
2548                         }
2549                         shadow_req->sequence = sqes[i].sequence;
2550                 }
2551
2552 out:
2553                 if (unlikely(mm_fault)) {
2554                         io_cqring_add_event(ctx, sqes[i].sqe->user_data,
2555                                                 -EFAULT);
2556                 } else {
2557                         sqes[i].has_user = has_user;
2558                         sqes[i].needs_lock = true;
2559                         sqes[i].needs_fixed_file = true;
2560                         io_submit_sqe(ctx, &sqes[i], statep, &link, true);
2561                         submitted++;
2562                 }
2563         }
2564
2565         if (link)
2566                 io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req, true);
2567         if (statep)
2568                 io_submit_state_end(&state);
2569
2570         return submitted;
2571 }
2572
2573 static int io_sq_thread(void *data)
2574 {
2575         struct sqe_submit sqes[IO_IOPOLL_BATCH];
2576         struct io_ring_ctx *ctx = data;
2577         struct mm_struct *cur_mm = NULL;
2578         mm_segment_t old_fs;
2579         DEFINE_WAIT(wait);
2580         unsigned inflight;
2581         unsigned long timeout;
2582
2583         complete(&ctx->sqo_thread_started);
2584
2585         old_fs = get_fs();
2586         set_fs(USER_DS);
2587
2588         timeout = inflight = 0;
2589         while (!kthread_should_park()) {
2590                 bool all_fixed, mm_fault = false;
2591                 int i;
2592
2593                 if (inflight) {
2594                         unsigned nr_events = 0;
2595
2596                         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
2597                                 io_iopoll_check(ctx, &nr_events, 0);
2598                         } else {
2599                                 /*
2600                                  * Normal IO, just pretend everything completed.
2601                                  * We don't have to poll completions for that.
2602                                  */
2603                                 nr_events = inflight;
2604                         }
2605
2606                         inflight -= nr_events;
2607                         if (!inflight)
2608                                 timeout = jiffies + ctx->sq_thread_idle;
2609                 }
2610
2611                 if (!io_get_sqring(ctx, &sqes[0])) {
2612                         /*
2613                          * We're polling. If we're within the defined idle
2614                          * period, then let us spin without work before going
2615                          * to sleep.
2616                          */
2617                         if (inflight || !time_after(jiffies, timeout)) {
2618                                 cond_resched();
2619                                 continue;
2620                         }
2621
2622                         /*
2623                          * Drop cur_mm before scheduling, we can't hold it for
2624                          * long periods (or over schedule()). Do this before
2625                          * adding ourselves to the waitqueue, as the unuse/drop
2626                          * may sleep.
2627                          */
2628                         if (cur_mm) {
2629                                 unuse_mm(cur_mm);
2630                                 mmput(cur_mm);
2631                                 cur_mm = NULL;
2632                         }
2633
2634                         prepare_to_wait(&ctx->sqo_wait, &wait,
2635                                                 TASK_INTERRUPTIBLE);
2636
2637                         /* Tell userspace we may need a wakeup call */
2638                         ctx->rings->sq_flags |= IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
2639                         /* make sure to read SQ tail after writing flags */
2640                         smp_mb();
2641
2642                         if (!io_get_sqring(ctx, &sqes[0])) {
2643                                 if (kthread_should_park()) {
2644                                         finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
2645                                         break;
2646                                 }
2647                                 if (signal_pending(current))
2648                                         flush_signals(current);
2649                                 schedule();
2650                                 finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
2651
2652                                 ctx->rings->sq_flags &= ~IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
2653                                 continue;
2654                         }
2655                         finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
2656
2657                         ctx->rings->sq_flags &= ~IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
2658                 }
2659
2660                 i = 0;
2661                 all_fixed = true;
2662                 do {
2663                         if (all_fixed && io_sqe_needs_user(sqes[i].sqe))
2664                                 all_fixed = false;
2665
2666                         i++;
2667                         if (i == ARRAY_SIZE(sqes))
2668                                 break;
2669                 } while (io_get_sqring(ctx, &sqes[i]));
2670
2671                 /* Unless all new commands are FIXED regions, grab mm */
2672                 if (!all_fixed && !cur_mm) {
2673                         mm_fault = !mmget_not_zero(ctx->sqo_mm);
2674                         if (!mm_fault) {
2675                                 use_mm(ctx->sqo_mm);
2676                                 cur_mm = ctx->sqo_mm;
2677                         }
2678                 }
2679
2680                 inflight += io_submit_sqes(ctx, sqes, i, cur_mm != NULL,
2681                                                 mm_fault);
2682
2683                 /* Commit SQ ring head once we've consumed all SQEs */
2684                 io_commit_sqring(ctx);
2685         }
2686
2687         set_fs(old_fs);
2688         if (cur_mm) {
2689                 unuse_mm(cur_mm);
2690                 mmput(cur_mm);
2691         }
2692
2693         kthread_parkme();
2694
2695         return 0;
2696 }
2697
2698 static int io_ring_submit(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int to_submit,
2699                           bool block_for_last)
2700 {
2701         struct io_submit_state state, *statep = NULL;
2702         struct io_kiocb *link = NULL;
2703         struct io_kiocb *shadow_req = NULL;
2704         bool prev_was_link = false;
2705         int i, submit = 0;
2706
2707         if (to_submit > IO_PLUG_THRESHOLD) {
2708                 io_submit_state_start(&state, ctx, to_submit);
2709                 statep = &state;
2710         }
2711
2712         for (i = 0; i < to_submit; i++) {
2713                 bool force_nonblock = true;
2714                 struct sqe_submit s;
2715
2716                 if (!io_get_sqring(ctx, &s))
2717                         break;
2718
2719                 /*
2720                  * If previous wasn't linked and we have a linked command,
2721                  * that's the end of the chain. Submit the previous link.
2722                  */
2723                 if (!prev_was_link && link) {
2724                         io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req,
2725                                                 force_nonblock);
2726                         link = NULL;
2727                         shadow_req = NULL;
2728                 }
2729                 prev_was_link = (s.sqe->flags & IOSQE_IO_LINK) != 0;
2730
2731                 if (link && (s.sqe->flags & IOSQE_IO_DRAIN)) {
2732                         if (!shadow_req) {
2733                                 shadow_req = io_get_req(ctx, NULL);
2734                                 if (unlikely(!shadow_req))
2735                                         goto out;
2736                                 shadow_req->flags |= (REQ_F_IO_DRAIN | REQ_F_SHADOW_DRAIN);
2737                                 refcount_dec(&shadow_req->refs);
2738                         }
2739                         shadow_req->sequence = s.sequence;
2740                 }
2741
2742 out:
2743                 s.has_user = true;
2744                 s.needs_lock = false;
2745                 s.needs_fixed_file = false;
2746                 submit++;
2747
2748                 /*
2749                  * The caller will block for events after submit, submit the
2750                  * last IO non-blocking. This is either the only IO it's
2751                  * submitting, or it already submitted the previous ones. This
2752                  * improves performance by avoiding an async punt that we don't
2753                  * need to do.
2754                  */
2755                 if (block_for_last && submit == to_submit)
2756                         force_nonblock = false;
2757
2758                 io_submit_sqe(ctx, &s, statep, &link, force_nonblock);
2759         }
2760         io_commit_sqring(ctx);
2761
2762         if (link)
2763                 io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req,
2764                                         block_for_last);
2765         if (statep)
2766                 io_submit_state_end(statep);
2767
2768         return submit;
2769 }
2770
2771 struct io_wait_queue {
2772         struct wait_queue_entry wq;
2773         struct io_ring_ctx *ctx;
2774         unsigned to_wait;
2775         unsigned nr_timeouts;
2776 };
2777
2778 static inline bool io_should_wake(struct io_wait_queue *iowq)
2779 {
2780         struct io_ring_ctx *ctx = iowq->ctx;
2781
2782         /*
2783          * Wake up if we have enough events, or if a timeout occured since we
2784          * started waiting. For timeouts, we always want to return to userspace,
2785          * regardless of event count.
2786          */
2787         return io_cqring_events(ctx->rings) >= iowq->to_wait ||
2788                         atomic_read(&ctx->cq_timeouts) != iowq->nr_timeouts;
2789 }
2790
2791 static int io_wake_function(struct wait_queue_entry *curr, unsigned int mode,
2792                             int wake_flags, void *key)
2793 {
2794         struct io_wait_queue *iowq = container_of(curr, struct io_wait_queue,
2795                                                         wq);
2796
2797         if (!io_should_wake(iowq))
2798                 return -1;
2799
2800         return autoremove_wake_function(curr, mode, wake_flags, key);
2801 }
2802
2803 /*
2804  * Wait until events become available, if we don't already have some. The
2805  * application must reap them itself, as they reside on the shared cq ring.
2806  */
2807 static int io_cqring_wait(struct io_ring_ctx *ctx, int min_events,
2808                           const sigset_t __user *sig, size_t sigsz)
2809 {
2810         struct io_wait_queue iowq = {
2811                 .wq = {
2812                         .private        = current,
2813                         .func           = io_wake_function,
2814                         .entry          = LIST_HEAD_INIT(iowq.wq.entry),
2815                 },
2816                 .ctx            = ctx,
2817                 .to_wait        = min_events,
2818         };
2819         struct io_rings *rings = ctx->rings;
2820         int ret;
2821
2822         if (io_cqring_events(rings) >= min_events)
2823                 return 0;
2824
2825         if (sig) {
2826 #ifdef CONFIG_COMPAT
2827                 if (in_compat_syscall())
2828                         ret = set_compat_user_sigmask((const compat_sigset_t __user *)sig,
2829                                                       sigsz);
2830                 else
2831 #endif
2832                         ret = set_user_sigmask(sig, sigsz);
2833
2834                 if (ret)
2835                         return ret;
2836         }
2837
2838         ret = 0;
2839         iowq.nr_timeouts = atomic_read(&ctx->cq_timeouts);
2840         do {
2841                 prepare_to_wait_exclusive(&ctx->wait, &iowq.wq,
2842                                                 TASK_INTERRUPTIBLE);
2843                 if (io_should_wake(&iowq))
2844                         break;
2845                 schedule();
2846                 if (signal_pending(current)) {
2847                         ret = -ERESTARTSYS;
2848                         break;
2849                 }
2850         } while (1);
2851         finish_wait(&ctx->wait, &iowq.wq);
2852
2853         restore_saved_sigmask_unless(ret == -ERESTARTSYS);
2854         if (ret == -ERESTARTSYS)
2855                 ret = -EINTR;
2856
2857         return READ_ONCE(rings->cq.head) == READ_ONCE(rings->cq.tail) ? ret : 0;
2858 }
2859
2860 static void __io_sqe_files_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
2861 {
2862 #if defined(CONFIG_UNIX)
2863         if (ctx->ring_sock) {
2864                 struct sock *sock = ctx->ring_sock->sk;
2865                 struct sk_buff *skb;
2866
2867                 while ((skb = skb_dequeue(&sock->sk_receive_queue)) != NULL)
2868                         kfree_skb(skb);
2869         }
2870 #else
2871         int i;
2872
2873         for (i = 0; i < ctx->nr_user_files; i++)
2874                 fput(ctx->user_files[i]);
2875 #endif
2876 }
2877
2878 static int io_sqe_files_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
2879 {
2880         if (!ctx->user_files)
2881                 return -ENXIO;
2882
2883         __io_sqe_files_unregister(ctx);
2884         kfree(ctx->user_files);
2885         ctx->user_files = NULL;
2886         ctx->nr_user_files = 0;
2887         return 0;
2888 }
2889
2890 static void io_sq_thread_stop(struct io_ring_ctx *ctx)
2891 {
2892         if (ctx->sqo_thread) {
2893                 wait_for_completion(&ctx->sqo_thread_started);
2894                 /*
2895                  * The park is a bit of a work-around, without it we get
2896                  * warning spews on shutdown with SQPOLL set and affinity
2897                  * set to a single CPU.
2898                  */
2899                 kthread_park(ctx->sqo_thread);
2900                 kthread_stop(ctx->sqo_thread);
2901                 ctx->sqo_thread = NULL;
2902         }
2903 }
2904
2905 static void io_finish_async(struct io_ring_ctx *ctx)
2906 {
2907         int i;
2908
2909         io_sq_thread_stop(ctx);
2910
2911         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ctx->sqo_wq); i++) {
2912                 if (ctx->sqo_wq[i]) {
2913                         destroy_workqueue(ctx->sqo_wq[i]);
2914                         ctx->sqo_wq[i] = NULL;
2915                 }
2916         }
2917 }
2918
2919 #if defined(CONFIG_UNIX)
2920 static void io_destruct_skb(struct sk_buff *skb)
2921 {
2922         struct io_ring_ctx *ctx = skb->sk->sk_user_data;
2923
2924         io_finish_async(ctx);
2925         unix_destruct_scm(skb);
2926 }
2927
2928 /*
2929  * Ensure the UNIX gc is aware of our file set, so we are certain that
2930  * the io_uring can be safely unregistered on process exit, even if we have
2931  * loops in the file referencing.
2932  */
2933 static int __io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx, int nr, int offset)
2934 {
2935         struct sock *sk = ctx->ring_sock->sk;
2936         struct scm_fp_list *fpl;
2937         struct sk_buff *skb;
2938         int i;
2939
2940         if (!capable(CAP_SYS_RESOURCE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
2941                 unsigned long inflight = ctx->user->unix_inflight + nr;
2942
2943                 if (inflight > task_rlimit(current, RLIMIT_NOFILE))
2944                         return -EMFILE;
2945         }
2946
2947         fpl = kzalloc(sizeof(*fpl), GFP_KERNEL);
2948         if (!fpl)
2949                 return -ENOMEM;
2950
2951         skb = alloc_skb(0, GFP_KERNEL);
2952         if (!skb) {
2953                 kfree(fpl);
2954                 return -ENOMEM;
2955         }
2956
2957         skb->sk = sk;
2958         skb->destructor = io_destruct_skb;
2959
2960         fpl->user = get_uid(ctx->user);
2961         for (i = 0; i < nr; i++) {
2962                 fpl->fp[i] = get_file(ctx->user_files[i + offset]);
2963                 unix_inflight(fpl->user, fpl->fp[i]);
2964         }
2965
2966         fpl->max = fpl->count = nr;
2967         UNIXCB(skb).fp = fpl;
2968         refcount_add(skb->truesize, &sk->sk_wmem_alloc);
2969         skb_queue_head(&sk->sk_receive_queue, skb);
2970
2971         for (i = 0; i < nr; i++)
2972                 fput(fpl->fp[i]);
2973
2974         return 0;
2975 }
2976
2977 /*
2978  * If UNIX sockets are enabled, fd passing can cause a reference cycle which
2979  * causes regular reference counting to break down. We rely on the UNIX
2980  * garbage collection to take care of this problem for us.
2981  */
2982 static int io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx)
2983 {
2984         unsigned left, total;
2985         int ret = 0;
2986
2987         total = 0;
2988         left = ctx->nr_user_files;
2989         while (left) {
2990                 unsigned this_files = min_t(unsigned, left, SCM_MAX_FD);
2991
2992                 ret = __io_sqe_files_scm(ctx, this_files, total);
2993                 if (ret)
2994                         break;
2995                 left -= this_files;
2996                 total += this_files;
2997         }
2998
2999         if (!ret)
3000                 return 0;
3001
3002         while (total < ctx->nr_user_files) {
3003                 fput(ctx->user_files[total]);
3004                 total++;
3005         }
3006
3007         return ret;
3008 }
3009 #else
3010 static int io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx)
3011 {
3012         return 0;
3013 }
3014 #endif
3015
3016 static int io_sqe_files_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg,
3017                                  unsigned nr_args)
3018 {
3019         __s32 __user *fds = (__s32 __user *) arg;
3020         int fd, ret = 0;
3021         unsigned i;
3022
3023         if (ctx->user_files)
3024                 return -EBUSY;
3025         if (!nr_args)
3026                 return -EINVAL;
3027         if (nr_args > IORING_MAX_FIXED_FILES)
3028                 return -EMFILE;
3029
3030         ctx->user_files = kcalloc(nr_args, sizeof(struct file *), GFP_KERNEL);
3031         if (!ctx->user_files)
3032                 return -ENOMEM;
3033
3034         for (i = 0; i < nr_args; i++) {
3035                 ret = -EFAULT;
3036                 if (copy_from_user(&fd, &fds[i], sizeof(fd)))
3037                         break;
3038
3039                 ctx->user_files[i] = fget(fd);
3040
3041                 ret = -EBADF;
3042                 if (!ctx->user_files[i])
3043                         break;
3044                 /*
3045                  * Don't allow io_uring instances to be registered. If UNIX
3046                  * isn't enabled, then this causes a reference cycle and this
3047                  * instance can never get freed. If UNIX is enabled we'll
3048                  * handle it just fine, but there's still no point in allowing
3049                  * a ring fd as it doesn't support regular read/write anyway.
3050                  */
3051                 if (ctx->user_files[i]->f_op == &io_uring_fops) {
3052                         fput(ctx->user_files[i]);
3053                         break;
3054                 }
3055                 ctx->nr_user_files++;
3056                 ret = 0;
3057         }
3058
3059         if (ret) {
3060                 for (i = 0; i < ctx->nr_user_files; i++)
3061                         fput(ctx->user_files[i]);
3062
3063                 kfree(ctx->user_files);
3064                 ctx->user_files = NULL;
3065                 ctx->nr_user_files = 0;
3066                 return ret;
3067         }
3068
3069         ret = io_sqe_files_scm(ctx);
3070         if (ret)
3071                 io_sqe_files_unregister(ctx);
3072
3073         return ret;
3074 }
3075
3076 static int io_sq_offload_start(struct io_ring_ctx *ctx,
3077                                struct io_uring_params *p)
3078 {
3079         int ret;
3080
3081         init_waitqueue_head(&ctx->sqo_wait);
3082         mmgrab(current->mm);
3083         ctx->sqo_mm = current->mm;
3084
3085         if (ctx->flags & IORING_SETUP_SQPOLL) {
3086                 ret = -EPERM;
3087                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
3088                         goto err;
3089
3090                 ctx->sq_thread_idle = msecs_to_jiffies(p->sq_thread_idle);
3091                 if (!ctx->sq_thread_idle)
3092                         ctx->sq_thread_idle = HZ;
3093
3094                 if (p->flags & IORING_SETUP_SQ_AFF) {
3095                         int cpu = p->sq_thread_cpu;
3096
3097                         ret = -EINVAL;
3098                         if (cpu >= nr_cpu_ids)
3099                                 goto err;
3100                         if (!cpu_online(cpu))
3101                                 goto err;
3102
3103                         ctx->sqo_thread = kthread_create_on_cpu(io_sq_thread,
3104                                                         ctx, cpu,
3105                                                         "io_uring-sq");
3106                 } else {
3107                         ctx->sqo_thread = kthread_create(io_sq_thread, ctx,
3108                                                         "io_uring-sq");
3109                 }
3110                 if (IS_ERR(ctx->sqo_thread)) {
3111                         ret = PTR_ERR(ctx->sqo_thread);
3112                         ctx->sqo_thread = NULL;
3113                         goto err;
3114                 }
3115                 wake_up_process(ctx->sqo_thread);
3116         } else if (p->flags & IORING_SETUP_SQ_AFF) {
3117                 /* Can't have SQ_AFF without SQPOLL */
3118                 ret = -EINVAL;
3119                 goto err;
3120         }
3121
3122         /* Do QD, or 2 * CPUS, whatever is smallest */
3123         ctx->sqo_wq[0] = alloc_workqueue("io_ring-wq",
3124                         WQ_UNBOUND | WQ_FREEZABLE,
3125                         min(ctx->sq_entries - 1, 2 * num_online_cpus()));
3126         if (!ctx->sqo_wq[0]) {
3127                 ret = -ENOMEM;
3128                 goto err;
3129         }
3130
3131         /*
3132          * This is for buffered writes, where we want to limit the parallelism
3133          * due to file locking in file systems. As "normal" buffered writes
3134          * should parellelize on writeout quite nicely, limit us to having 2
3135          * pending. This avoids massive contention on the inode when doing
3136          * buffered async writes.
3137          */
3138         ctx->sqo_wq[1] = alloc_workqueue("io_ring-write-wq",
3139                                                 WQ_UNBOUND | WQ_FREEZABLE, 2);
3140         if (!ctx->sqo_wq[1]) {
3141                 ret = -ENOMEM;
3142                 goto err;
3143         }
3144
3145         return 0;
3146 err:
3147         io_finish_async(ctx);
3148         mmdrop(ctx->sqo_mm);
3149         ctx->sqo_mm = NULL;
3150         return ret;
3151 }
3152
3153 static void io_unaccount_mem(struct user_struct *user, unsigned long nr_pages)
3154 {
3155         atomic_long_sub(nr_pages, &user->locked_vm);
3156 }
3157
3158 static int io_account_mem(struct user_struct *user, unsigned long nr_pages)
3159 {
3160         unsigned long page_limit, cur_pages, new_pages;
3161
3162         /* Don't allow more pages than we can safely lock */
3163         page_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
3164
3165         do {
3166                 cur_pages = atomic_long_read(&user->locked_vm);
3167                 new_pages = cur_pages + nr_pages;
3168                 if (new_pages > page_limit)
3169                         return -ENOMEM;
3170         } while (atomic_long_cmpxchg(&user->locked_vm, cur_pages,
3171                                         new_pages) != cur_pages);
3172
3173         return 0;
3174 }
3175
3176 static void io_mem_free(void *ptr)
3177 {
3178         struct page *page;
3179
3180         if (!ptr)
3181                 return;
3182
3183         page = virt_to_head_page(ptr);
3184         if (put_page_testzero(page))
3185                 free_compound_page(page);
3186 }
3187
3188 static void *io_mem_alloc(size_t size)
3189 {
3190         gfp_t gfp_flags = GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | __GFP_NOWARN | __GFP_COMP |
3191                                 __GFP_NORETRY;
3192
3193         return (void *) __get_free_pages(gfp_flags, get_order(size));
3194 }
3195
3196 static unsigned long rings_size(unsigned sq_entries, unsigned cq_entries,
3197                                 size_t *sq_offset)
3198 {
3199         struct io_rings *rings;
3200         size_t off, sq_array_size;
3201
3202         off = struct_size(rings, cqes, cq_entries);
3203         if (off == SIZE_MAX)
3204                 return SIZE_MAX;
3205
3206 #ifdef CONFIG_SMP
3207         off = ALIGN(off, SMP_CACHE_BYTES);
3208         if (off == 0)
3209                 return SIZE_MAX;
3210 #endif
3211
3212         sq_array_size = array_size(sizeof(u32), sq_entries);
3213         if (sq_array_size == SIZE_MAX)
3214                 return SIZE_MAX;
3215
3216         if (check_add_overflow(off, sq_array_size, &off))
3217                 return SIZE_MAX;
3218
3219         if (sq_offset)
3220                 *sq_offset = off;
3221
3222         return off;
3223 }
3224
3225 static unsigned long ring_pages(unsigned sq_entries, unsigned cq_entries)
3226 {
3227         size_t pages;
3228
3229         pages = (size_t)1 << get_order(
3230                 rings_size(sq_entries, cq_entries, NULL));
3231         pages += (size_t)1 << get_order(
3232                 array_size(sizeof(struct io_uring_sqe), sq_entries));
3233
3234         return pages;
3235 }
3236
3237 static int io_sqe_buffer_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
3238 {
3239         int i, j;
3240
3241         if (!ctx->user_bufs)
3242                 return -ENXIO;
3243
3244         for (i = 0; i < ctx->nr_user_bufs; i++) {
3245                 struct io_mapped_ubuf *imu = &ctx->user_bufs[i];
3246
3247                 for (j = 0; j < imu->nr_bvecs; j++)
3248                         put_user_page(imu->bvec[j].bv_page);
3249
3250                 if (ctx->account_mem)
3251                         io_unaccount_mem(ctx->user, imu->nr_bvecs);
3252                 kvfree(imu->bvec);
3253                 imu->nr_bvecs = 0;
3254         }
3255
3256         kfree(ctx->user_bufs);
3257         ctx->user_bufs = NULL;
3258         ctx->nr_user_bufs = 0;
3259         return 0;
3260 }
3261
3262 static int io_copy_iov(struct io_ring_ctx *ctx, struct iovec *dst,
3263                        void __user *arg, unsigned index)
3264 {
3265         struct iovec __user *src;
3266
3267 #ifdef CONFIG_COMPAT
3268         if (ctx->compat) {
3269                 struct compat_iovec __user *ciovs;
3270                 struct compat_iovec ciov;
3271
3272                 ciovs = (struct compat_iovec __user *) arg;
3273                 if (copy_from_user(&ciov, &ciovs[index], sizeof(ciov)))
3274                         return -EFAULT;
3275
3276                 dst->iov_base = (void __user *) (unsigned long) ciov.iov_base;
3277                 dst->iov_len = ciov.iov_len;
3278                 return 0;
3279         }
3280 #endif
3281         src = (struct iovec __user *) arg;
3282         if (copy_from_user(dst, &src[index], sizeof(*dst)))
3283                 return -EFAULT;
3284         return 0;
3285 }
3286
3287 static int io_sqe_buffer_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg,
3288                                   unsigned nr_args)
3289 {
3290         struct vm_area_struct **vmas = NULL;
3291         struct page **pages = NULL;
3292         int i, j, got_pages = 0;
3293         int ret = -EINVAL;
3294
3295         if (ctx->user_bufs)
3296                 return -EBUSY;
3297         if (!nr_args || nr_args > UIO_MAXIOV)
3298                 return -EINVAL;
3299
3300         ctx->user_bufs = kcalloc(nr_args, sizeof(struct io_mapped_ubuf),
3301                                         GFP_KERNEL);
3302         if (!ctx->user_bufs)
3303                 return -ENOMEM;
3304
3305         for (i = 0; i < nr_args; i++) {
3306                 struct io_mapped_ubuf *imu = &ctx->user_bufs[i];
3307                 unsigned long off, start, end, ubuf;
3308                 int pret, nr_pages;
3309                 struct iovec iov;
3310                 size_t size;
3311
3312                 ret = io_copy_iov(ctx, &iov, arg, i);
3313                 if (ret)
3314                         goto err;
3315
3316                 /*
3317                  * Don't impose further limits on the size and buffer
3318                  * constraints here, we'll -EINVAL later when IO is
3319                  * submitted if they are wrong.
3320                  */
3321                 ret = -EFAULT;
3322                 if (!iov.iov_base || !iov.iov_len)
3323                         goto err;
3324
3325                 /* arbitrary limit, but we need something */
3326                 if (iov.iov_len > SZ_1G)
3327                         goto err;
3328
3329                 ubuf = (unsigned long) iov.iov_base;
3330                 end = (ubuf + iov.iov_len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3331                 start = ubuf >> PAGE_SHIFT;
3332                 nr_pages = end - start;
3333
3334                 if (ctx->account_mem) {
3335                         ret = io_account_mem(ctx->user, nr_pages);
3336                         if (ret)
3337                                 goto err;
3338                 }
3339
3340                 ret = 0;
3341                 if (!pages || nr_pages > got_pages) {
3342                         kfree(vmas);
3343                         kfree(pages);
3344                         pages = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct page *),
3345                                                 GFP_KERNEL);
3346                         vmas = kvmalloc_array(nr_pages,
3347                                         sizeof(struct vm_area_struct *),
3348                                         GFP_KERNEL);
3349                         if (!pages || !vmas) {
3350                                 ret = -ENOMEM;
3351                                 if (ctx->account_mem)
3352                                         io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
3353                                 goto err;
3354                         }
3355                         got_pages = nr_pages;
3356                 }
3357
3358                 imu->bvec = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct bio_vec),
3359                                                 GFP_KERNEL);
3360                 ret = -ENOMEM;
3361                 if (!imu->bvec) {
3362                         if (ctx->account_mem)
3363                                 io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
3364                         goto err;
3365                 }
3366
3367                 ret = 0;
3368                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
3369                 pret = get_user_pages(ubuf, nr_pages,
3370                                       FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM,
3371                                       pages, vmas);
3372                 if (pret == nr_pages) {
3373                         /* don't support file backed memory */
3374                         for (j = 0; j < nr_pages; j++) {
3375                                 struct vm_area_struct *vma = vmas[j];
3376
3377                                 if (vma->vm_file &&
3378                                     !is_file_hugepages(vma->vm_file)) {
3379                                         ret = -EOPNOTSUPP;
3380                                         break;
3381                                 }
3382                         }
3383                 } else {
3384                         ret = pret < 0 ? pret : -EFAULT;
3385                 }
3386                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
3387                 if (ret) {
3388                         /*
3389                          * if we did partial map, or found file backed vmas,
3390                          * release any pages we did get
3391                          */
3392                         if (pret > 0)
3393                                 put_user_pages(pages, pret);
3394                         if (ctx->account_mem)
3395                                 io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
3396                         kvfree(imu->bvec);
3397                         goto err;
3398                 }
3399
3400                 off = ubuf & ~PAGE_MASK;
3401                 size = iov.iov_len;
3402                 for (j = 0; j < nr_pages; j++) {
3403                         size_t vec_len;
3404
3405                         vec_len = min_t(size_t, size, PAGE_SIZE - off);
3406                         imu->bvec[j].bv_page = pages[j];
3407                         imu->bvec[j].bv_len = vec_len;
3408                         imu->bvec[j].bv_offset = off;
3409                         off = 0;
3410                         size -= vec_len;
3411                 }
3412                 /* store original address for later verification */
3413                 imu->ubuf = ubuf;
3414                 imu->len = iov.iov_len;
3415                 imu->nr_bvecs = nr_pages;
3416
3417                 ctx->nr_user_bufs++;
3418         }
3419         kvfree(pages);
3420         kvfree(vmas);
3421         return 0;
3422 err:
3423         kvfree(pages);
3424         kvfree(vmas);
3425         io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3426         return ret;
3427 }
3428
3429 static int io_eventfd_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg)
3430 {
3431         __s32 __user *fds = arg;
3432         int fd;
3433
3434         if (ctx->cq_ev_fd)
3435                 return -EBUSY;
3436
3437         if (copy_from_user(&fd, fds, sizeof(*fds)))
3438                 return -EFAULT;
3439
3440         ctx->cq_ev_fd = eventfd_ctx_fdget(fd);
3441         if (IS_ERR(ctx->cq_ev_fd)) {
3442                 int ret = PTR_ERR(ctx->cq_ev_fd);
3443                 ctx->cq_ev_fd = NULL;
3444                 return ret;
3445         }
3446
3447         return 0;
3448 }
3449
3450 static int io_eventfd_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
3451 {
3452         if (ctx->cq_ev_fd) {
3453                 eventfd_ctx_put(ctx->cq_ev_fd);
3454                 ctx->cq_ev_fd = NULL;
3455                 return 0;
3456         }
3457
3458         return -ENXIO;
3459 }
3460
3461 static void io_ring_ctx_free(struct io_ring_ctx *ctx)
3462 {
3463         io_finish_async(ctx);
3464         if (ctx->sqo_mm)
3465                 mmdrop(ctx->sqo_mm);
3466
3467         io_iopoll_reap_events(ctx);
3468         io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3469         io_sqe_files_unregister(ctx);
3470         io_eventfd_unregister(ctx);
3471
3472 #if defined(CONFIG_UNIX)
3473         if (ctx->ring_sock) {
3474                 ctx->ring_sock->file = NULL; /* so that iput() is called */
3475                 sock_release(ctx->ring_sock);
3476         }
3477 #endif
3478
3479         io_mem_free(ctx->rings);
3480         io_mem_free(ctx->sq_sqes);
3481
3482         percpu_ref_exit(&ctx->refs);
3483         if (ctx->account_mem)
3484                 io_unaccount_mem(ctx->user,
3485                                 ring_pages(ctx->sq_entries, ctx->cq_entries));
3486         free_uid(ctx->user);
3487         kfree(ctx);
3488 }
3489
3490 static __poll_t io_uring_poll(struct file *file, poll_table *wait)
3491 {
3492         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3493         __poll_t mask = 0;
3494
3495         poll_wait(file, &ctx->cq_wait, wait);
3496         /*
3497          * synchronizes with barrier from wq_has_sleeper call in
3498          * io_commit_cqring
3499          */
3500         smp_rmb();
3501         if (READ_ONCE(ctx->rings->sq.tail) - ctx->cached_sq_head !=
3502             ctx->rings->sq_ring_entries)
3503                 mask |= EPOLLOUT | EPOLLWRNORM;
3504         if (READ_ONCE(ctx->rings->cq.head) != ctx->cached_cq_tail)
3505                 mask |= EPOLLIN | EPOLLRDNORM;
3506
3507         return mask;
3508 }
3509
3510 static int io_uring_fasync(int fd, struct file *file, int on)
3511 {
3512         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3513
3514         return fasync_helper(fd, file, on, &ctx->cq_fasync);
3515 }
3516
3517 static void io_ring_ctx_wait_and_kill(struct io_ring_ctx *ctx)
3518 {
3519         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3520         percpu_ref_kill(&ctx->refs);
3521         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3522
3523         io_kill_timeouts(ctx);
3524         io_poll_remove_all(ctx);
3525         io_iopoll_reap_events(ctx);
3526         wait_for_completion(&ctx->ctx_done);
3527         io_ring_ctx_free(ctx);
3528 }
3529
3530 static int io_uring_release(struct inode *inode, struct file *file)
3531 {
3532         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3533
3534         file->private_data = NULL;
3535         io_ring_ctx_wait_and_kill(ctx);
3536         return 0;
3537 }
3538
3539 static int io_uring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3540 {
3541         loff_t offset = (loff_t) vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
3542         unsigned long sz = vma->vm_end - vma->vm_start;
3543         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3544         unsigned long pfn;
3545         struct page *page;
3546         void *ptr;
3547
3548         switch (offset) {
3549         case IORING_OFF_SQ_RING:
3550         case IORING_OFF_CQ_RING:
3551                 ptr = ctx->rings;
3552                 break;
3553         case IORING_OFF_SQES:
3554                 ptr = ctx->sq_sqes;
3555                 break;
3556         default:
3557                 return -EINVAL;
3558         }
3559
3560         page = virt_to_head_page(ptr);
3561         if (sz > page_size(page))
3562                 return -EINVAL;
3563
3564         pfn = virt_to_phys(ptr) >> PAGE_SHIFT;
3565         return remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, sz, vma->vm_page_prot);
3566 }
3567
3568 SYSCALL_DEFINE6(io_uring_enter, unsigned int, fd, u32, to_submit,
3569                 u32, min_complete, u32, flags, const sigset_t __user *, sig,
3570                 size_t, sigsz)
3571 {
3572         struct io_ring_ctx *ctx;
3573         long ret = -EBADF;
3574         int submitted = 0;
3575         struct fd f;
3576
3577         if (flags & ~(IORING_ENTER_GETEVENTS | IORING_ENTER_SQ_WAKEUP))
3578                 return -EINVAL;
3579
3580         f = fdget(fd);
3581         if (!f.file)
3582                 return -EBADF;
3583
3584         ret = -EOPNOTSUPP;
3585         if (f.file->f_op != &io_uring_fops)
3586                 goto out_fput;
3587
3588         ret = -ENXIO;
3589         ctx = f.file->private_data;
3590         if (!percpu_ref_tryget(&ctx->refs))
3591                 goto out_fput;
3592
3593         /*
3594          * For SQ polling, the thread will do all submissions and completions.
3595          * Just return the requested submit count, and wake the thread if
3596          * we were asked to.
3597          */
3598         ret = 0;
3599         if (ctx->flags & IORING_SETUP_SQPOLL) {
3600                 if (flags & IORING_ENTER_SQ_WAKEUP)
3601                         wake_up(&ctx->sqo_wait);
3602                 submitted = to_submit;
3603         } else if (to_submit) {
3604                 bool block_for_last = false;
3605
3606                 to_submit = min(to_submit, ctx->sq_entries);
3607
3608                 /*
3609                  * Allow last submission to block in a series, IFF the caller
3610                  * asked to wait for events and we don't currently have
3611                  * enough. This potentially avoids an async punt.
3612                  */
3613                 if (to_submit == min_complete &&
3614                     io_cqring_events(ctx->rings) < min_complete)
3615                         block_for_last = true;
3616
3617                 mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3618                 submitted = io_ring_submit(ctx, to_submit, block_for_last);
3619                 mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3620         }
3621         if (flags & IORING_ENTER_GETEVENTS) {
3622                 unsigned nr_events = 0;
3623
3624                 min_complete = min(min_complete, ctx->cq_entries);
3625
3626                 if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
3627                         ret = io_iopoll_check(ctx, &nr_events, min_complete);
3628                 } else {
3629                         ret = io_cqring_wait(ctx, min_complete, sig, sigsz);
3630                 }
3631         }
3632
3633         io_ring_drop_ctx_refs(ctx, 1);
3634 out_fput:
3635         fdput(f);
3636         return submitted ? submitted : ret;
3637 }
3638
3639 static const struct file_operations io_uring_fops = {
3640         .release        = io_uring_release,
3641         .mmap           = io_uring_mmap,
3642         .poll           = io_uring_poll,
3643         .fasync         = io_uring_fasync,
3644 };
3645
3646 static int io_allocate_scq_urings(struct io_ring_ctx *ctx,
3647                                   struct io_uring_params *p)
3648 {
3649         struct io_rings *rings;
3650         size_t size, sq_array_offset;
3651
3652         size = rings_size(p->sq_entries, p->cq_entries, &sq_array_offset);
3653         if (size == SIZE_MAX)
3654                 return -EOVERFLOW;
3655
3656         rings = io_mem_alloc(size);
3657         if (!rings)
3658                 return -ENOMEM;
3659
3660         ctx->rings = rings;
3661         ctx->sq_array = (u32 *)((char *)rings + sq_array_offset);
3662         rings->sq_ring_mask = p->sq_entries - 1;
3663         rings->cq_ring_mask = p->cq_entries - 1;
3664         rings->sq_ring_entries = p->sq_entries;
3665         rings->cq_ring_entries = p->cq_entries;
3666         ctx->sq_mask = rings->sq_ring_mask;
3667         ctx->cq_mask = rings->cq_ring_mask;
3668         ctx->sq_entries = rings->sq_ring_entries;
3669         ctx->cq_entries = rings->cq_ring_entries;
3670
3671         size = array_size(sizeof(struct io_uring_sqe), p->sq_entries);
3672         if (size == SIZE_MAX)
3673                 return -EOVERFLOW;
3674
3675         ctx->sq_sqes = io_mem_alloc(size);
3676         if (!ctx->sq_sqes)
3677                 return -ENOMEM;
3678
3679         return 0;
3680 }
3681
3682 /*
3683  * Allocate an anonymous fd, this is what constitutes the application
3684  * visible backing of an io_uring instance. The application mmaps this
3685  * fd to gain access to the SQ/CQ ring details. If UNIX sockets are enabled,
3686  * we have to tie this fd to a socket for file garbage collection purposes.
3687  */
3688 static int io_uring_get_fd(struct io_ring_ctx *ctx)
3689 {
3690         struct file *file;
3691         int ret;
3692
3693 #if defined(CONFIG_UNIX)
3694         ret = sock_create_kern(&init_net, PF_UNIX, SOCK_RAW, IPPROTO_IP,
3695                                 &ctx->ring_sock);
3696         if (ret)
3697                 return ret;
3698 #endif
3699
3700         ret = get_unused_fd_flags(O_RDWR | O_CLOEXEC);
3701         if (ret < 0)
3702                 goto err;
3703
3704         file = anon_inode_getfile("[io_uring]", &io_uring_fops, ctx,
3705                                         O_RDWR | O_CLOEXEC);
3706         if (IS_ERR(file)) {
3707                 put_unused_fd(ret);
3708                 ret = PTR_ERR(file);
3709                 goto err;
3710         }
3711
3712 #if defined(CONFIG_UNIX)
3713         ctx->ring_sock->file = file;
3714         ctx->ring_sock->sk->sk_user_data = ctx;
3715 #endif
3716         fd_install(ret, file);
3717         return ret;
3718 err:
3719 #if defined(CONFIG_UNIX)
3720         sock_release(ctx->ring_sock);
3721         ctx->ring_sock = NULL;
3722 #endif
3723         return ret;
3724 }
3725
3726 static int io_uring_create(unsigned entries, struct io_uring_params *p)
3727 {
3728         struct user_struct *user = NULL;
3729         struct io_ring_ctx *ctx;
3730         bool account_mem;
3731         int ret;
3732
3733         if (!entries || entries > IORING_MAX_ENTRIES)
3734                 return -EINVAL;
3735
3736         /*
3737          * Use twice as many entries for the CQ ring. It's possible for the
3738          * application to drive a higher depth than the size of the SQ ring,
3739          * since the sqes are only used at submission time. This allows for
3740          * some flexibility in overcommitting a bit.
3741          */
3742         p->sq_entries = roundup_pow_of_two(entries);
3743         p->cq_entries = 2 * p->sq_entries;
3744
3745         user = get_uid(current_user());
3746         account_mem = !capable(CAP_IPC_LOCK);
3747
3748         if (account_mem) {
3749                 ret = io_account_mem(user,
3750                                 ring_pages(p->sq_entries, p->cq_entries));
3751                 if (ret) {
3752                         free_uid(user);
3753                         return ret;
3754                 }
3755         }
3756
3757         ctx = io_ring_ctx_alloc(p);
3758         if (!ctx) {
3759                 if (account_mem)
3760                         io_unaccount_mem(user, ring_pages(p->sq_entries,
3761                                                                 p->cq_entries));
3762                 free_uid(user);
3763                 return -ENOMEM;
3764         }
3765         ctx->compat = in_compat_syscall();
3766         ctx->account_mem = account_mem;
3767         ctx->user = user;
3768
3769         ret = io_allocate_scq_urings(ctx, p);
3770         if (ret)
3771                 goto err;
3772
3773         ret = io_sq_offload_start(ctx, p);
3774         if (ret)
3775                 goto err;
3776
3777         ret = io_uring_get_fd(ctx);
3778         if (ret < 0)
3779                 goto err;
3780
3781         memset(&p->sq_off, 0, sizeof(p->sq_off));
3782         p->sq_off.head = offsetof(struct io_rings, sq.head);
3783         p->sq_off.tail = offsetof(struct io_rings, sq.tail);
3784         p->sq_off.ring_mask = offsetof(struct io_rings, sq_ring_mask);
3785         p->sq_off.ring_entries = offsetof(struct io_rings, sq_ring_entries);
3786         p->sq_off.flags = offsetof(struct io_rings, sq_flags);
3787         p->sq_off.dropped = offsetof(struct io_rings, sq_dropped);
3788         p->sq_off.array = (char *)ctx->sq_array - (char *)ctx->rings;
3789
3790         memset(&p->cq_off, 0, sizeof(p->cq_off));
3791         p->cq_off.head = offsetof(struct io_rings, cq.head);
3792         p->cq_off.tail = offsetof(struct io_rings, cq.tail);
3793         p->cq_off.ring_mask = offsetof(struct io_rings, cq_ring_mask);
3794         p->cq_off.ring_entries = offsetof(struct io_rings, cq_ring_entries);
3795         p->cq_off.overflow = offsetof(struct io_rings, cq_overflow);
3796         p->cq_off.cqes = offsetof(struct io_rings, cqes);
3797
3798         p->features = IORING_FEAT_SINGLE_MMAP;
3799         return ret;
3800 err:
3801         io_ring_ctx_wait_and_kill(ctx);
3802         return ret;
3803 }
3804
3805 /*
3806  * Sets up an aio uring context, and returns the fd. Applications asks for a
3807  * ring size, we return the actual sq/cq ring sizes (among other things) in the
3808  * params structure passed in.
3809  */
3810 static long io_uring_setup(u32 entries, struct io_uring_params __user *params)
3811 {
3812         struct io_uring_params p;
3813         long ret;
3814         int i;
3815
3816         if (copy_from_user(&p, params, sizeof(p)))
3817                 return -EFAULT;
3818         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(p.resv); i++) {
3819                 if (p.resv[i])
3820                         return -EINVAL;
3821         }
3822
3823         if (p.flags & ~(IORING_SETUP_IOPOLL | IORING_SETUP_SQPOLL |
3824                         IORING_SETUP_SQ_AFF))
3825                 return -EINVAL;
3826
3827         ret = io_uring_create(entries, &p);
3828         if (ret < 0)
3829                 return ret;
3830
3831         if (copy_to_user(params, &p, sizeof(p)))
3832                 return -EFAULT;
3833
3834         return ret;
3835 }
3836
3837 SYSCALL_DEFINE2(io_uring_setup, u32, entries,
3838                 struct io_uring_params __user *, params)
3839 {
3840         return io_uring_setup(entries, params);
3841 }
3842
3843 static int __io_uring_register(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned opcode,
3844                                void __user *arg, unsigned nr_args)
3845         __releases(ctx->uring_lock)
3846         __acquires(ctx->uring_lock)
3847 {
3848         int ret;
3849
3850         /*
3851          * We're inside the ring mutex, if the ref is already dying, then
3852          * someone else killed the ctx or is already going through
3853          * io_uring_register().
3854          */
3855         if (percpu_ref_is_dying(&ctx->refs))
3856                 return -ENXIO;
3857
3858         percpu_ref_kill(&ctx->refs);
3859
3860         /*
3861          * Drop uring mutex before waiting for references to exit. If another
3862          * thread is currently inside io_uring_enter() it might need to grab
3863          * the uring_lock to make progress. If we hold it here across the drain
3864          * wait, then we can deadlock. It's safe to drop the mutex here, since
3865          * no new references will come in after we've killed the percpu ref.
3866          */
3867         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3868         wait_for_completion(&ctx->ctx_done);
3869         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3870
3871         switch (opcode) {
3872         case IORING_REGISTER_BUFFERS:
3873                 ret = io_sqe_buffer_register(ctx, arg, nr_args);
3874                 break;
3875         case IORING_UNREGISTER_BUFFERS:
3876                 ret = -EINVAL;
3877                 if (arg || nr_args)
3878                         break;
3879                 ret = io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3880                 break;
3881         case IORING_REGISTER_FILES:
3882                 ret = io_sqe_files_register(ctx, arg, nr_args);
3883                 break;
3884         case IORING_UNREGISTER_FILES:
3885                 ret = -EINVAL;
3886                 if (arg || nr_args)
3887                         break;
3888                 ret = io_sqe_files_unregister(ctx);
3889                 break;
3890         case IORING_REGISTER_EVENTFD:
3891                 ret = -EINVAL;
3892                 if (nr_args != 1)
3893                         break;
3894                 ret = io_eventfd_register(ctx, arg);
3895                 break;
3896         case IORING_UNREGISTER_EVENTFD:
3897                 ret = -EINVAL;
3898                 if (arg || nr_args)
3899                         break;
3900                 ret = io_eventfd_unregister(ctx);
3901                 break;
3902         default:
3903                 ret = -EINVAL;
3904                 break;
3905         }
3906
3907         /* bring the ctx back to life */
3908         reinit_completion(&ctx->ctx_done);
3909         percpu_ref_reinit(&ctx->refs);
3910         return ret;
3911 }
3912
3913 SYSCALL_DEFINE4(io_uring_register, unsigned int, fd, unsigned int, opcode,
3914                 void __user *, arg, unsigned int, nr_args)
3915 {
3916         struct io_ring_ctx *ctx;
3917         long ret = -EBADF;
3918         struct fd f;
3919
3920         f = fdget(fd);
3921         if (!f.file)
3922                 return -EBADF;
3923
3924         ret = -EOPNOTSUPP;
3925         if (f.file->f_op != &io_uring_fops)
3926                 goto out_fput;
3927
3928         ctx = f.file->private_data;
3929
3930         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3931         ret = __io_uring_register(ctx, opcode, arg, nr_args);
3932         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3933 out_fput:
3934         fdput(f);
3935         return ret;
3936 }
3937
3938 static int __init io_uring_init(void)
3939 {
3940         req_cachep = KMEM_CACHE(io_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC);
3941         return 0;
3942 };
3943 __initcall(io_uring_init);