drivers/block/loop.c

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