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