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