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