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