]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - fs/io_uring.c
io_uring: IORING_OP_TIMEOUT support
[linux.git] / fs / io_uring.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Shared application/kernel submission and completion ring pairs, for
4  * supporting fast/efficient IO.
5  *
6  * A note on the read/write ordering memory barriers that are matched between
7  * the application and kernel side.
8  *
9  * After the application reads the CQ ring tail, it must use an
10  * appropriate smp_rmb() to pair with the smp_wmb() the kernel uses
11  * before writing the tail (using smp_load_acquire to read the tail will
12  * do). It also needs a smp_mb() before updating CQ head (ordering the
13  * entry load(s) with the head store), pairing with an implicit barrier
14  * through a control-dependency in io_get_cqring (smp_store_release to
15  * store head will do). Failure to do so could lead to reading invalid
16  * CQ entries.
17  *
18  * Likewise, the application must use an appropriate smp_wmb() before
19  * writing the SQ tail (ordering SQ entry stores with the tail store),
20  * which pairs with smp_load_acquire in io_get_sqring (smp_store_release
21  * to store the tail will do). And it needs a barrier ordering the SQ
22  * head load before writing new SQ entries (smp_load_acquire to read
23  * head will do).
24  *
25  * When using the SQ poll thread (IORING_SETUP_SQPOLL), the application
26  * needs to check the SQ flags for IORING_SQ_NEED_WAKEUP *after*
27  * updating the SQ tail; a full memory barrier smp_mb() is needed
28  * between.
29  *
30  * Also see the examples in the liburing library:
31  *
32  *      git://git.kernel.dk/liburing
33  *
34  * io_uring also uses READ/WRITE_ONCE() for _any_ store or load that happens
35  * from data shared between the kernel and application. This is done both
36  * for ordering purposes, but also to ensure that once a value is loaded from
37  * data that the application could potentially modify, it remains stable.
38  *
39  * Copyright (C) 2018-2019 Jens Axboe
40  * Copyright (c) 2018-2019 Christoph Hellwig
41  */
42 #include <linux/kernel.h>
43 #include <linux/init.h>
44 #include <linux/errno.h>
45 #include <linux/syscalls.h>
46 #include <linux/compat.h>
47 #include <linux/refcount.h>
48 #include <linux/uio.h>
49
50 #include <linux/sched/signal.h>
51 #include <linux/fs.h>
52 #include <linux/file.h>
53 #include <linux/fdtable.h>
54 #include <linux/mm.h>
55 #include <linux/mman.h>
56 #include <linux/mmu_context.h>
57 #include <linux/percpu.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/workqueue.h>
60 #include <linux/kthread.h>
61 #include <linux/blkdev.h>
62 #include <linux/bvec.h>
63 #include <linux/net.h>
64 #include <net/sock.h>
65 #include <net/af_unix.h>
66 #include <net/scm.h>
67 #include <linux/anon_inodes.h>
68 #include <linux/sched/mm.h>
69 #include <linux/uaccess.h>
70 #include <linux/nospec.h>
71 #include <linux/sizes.h>
72 #include <linux/hugetlb.h>
73
74 #include <uapi/linux/io_uring.h>
75
76 #include "internal.h"
77
78 #define IORING_MAX_ENTRIES      32768
79 #define IORING_MAX_FIXED_FILES  1024
80
81 struct io_uring {
82         u32 head ____cacheline_aligned_in_smp;
83         u32 tail ____cacheline_aligned_in_smp;
84 };
85
86 /*
87  * This data is shared with the application through the mmap at offsets
88  * IORING_OFF_SQ_RING and IORING_OFF_CQ_RING.
89  *
90  * The offsets to the member fields are published through struct
91  * io_sqring_offsets when calling io_uring_setup.
92  */
93 struct io_rings {
94         /*
95          * Head and tail offsets into the ring; the offsets need to be
96          * masked to get valid indices.
97          *
98          * The kernel controls head of the sq ring and the tail of the cq ring,
99          * and the application controls tail of the sq ring and the head of the
100          * cq ring.
101          */
102         struct io_uring         sq, cq;
103         /*
104          * Bitmasks to apply to head and tail offsets (constant, equals
105          * ring_entries - 1)
106          */
107         u32                     sq_ring_mask, cq_ring_mask;
108         /* Ring sizes (constant, power of 2) */
109         u32                     sq_ring_entries, cq_ring_entries;
110         /*
111          * Number of invalid entries dropped by the kernel due to
112          * invalid index stored in array
113          *
114          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
115          * application (i.e. get number of "new events" by comparing to
116          * cached value).
117          *
118          * After a new SQ head value was read by the application this
119          * counter includes all submissions that were dropped reaching
120          * the new SQ head (and possibly more).
121          */
122         u32                     sq_dropped;
123         /*
124          * Runtime flags
125          *
126          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
127          * application.
128          *
129          * The application needs a full memory barrier before checking
130          * for IORING_SQ_NEED_WAKEUP after updating the sq tail.
131          */
132         u32                     sq_flags;
133         /*
134          * Number of completion events lost because the queue was full;
135          * this should be avoided by the application by making sure
136          * there are not more requests pending thatn there is space in
137          * the completion queue.
138          *
139          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
140          * application (i.e. get number of "new events" by comparing to
141          * cached value).
142          *
143          * As completion events come in out of order this counter is not
144          * ordered with any other data.
145          */
146         u32                     cq_overflow;
147         /*
148          * Ring buffer of completion events.
149          *
150          * The kernel writes completion events fresh every time they are
151          * produced, so the application is allowed to modify pending
152          * entries.
153          */
154         struct io_uring_cqe     cqes[] ____cacheline_aligned_in_smp;
155 };
156
157 struct io_mapped_ubuf {
158         u64             ubuf;
159         size_t          len;
160         struct          bio_vec *bvec;
161         unsigned int    nr_bvecs;
162 };
163
164 struct async_list {
165         spinlock_t              lock;
166         atomic_t                cnt;
167         struct list_head        list;
168
169         struct file             *file;
170         off_t                   io_start;
171         size_t                  io_len;
172 };
173
174 struct io_ring_ctx {
175         struct {
176                 struct percpu_ref       refs;
177         } ____cacheline_aligned_in_smp;
178
179         struct {
180                 unsigned int            flags;
181                 bool                    compat;
182                 bool                    account_mem;
183
184                 /*
185                  * Ring buffer of indices into array of io_uring_sqe, which is
186                  * mmapped by the application using the IORING_OFF_SQES offset.
187                  *
188                  * This indirection could e.g. be used to assign fixed
189                  * io_uring_sqe entries to operations and only submit them to
190                  * the queue when needed.
191                  *
192                  * The kernel modifies neither the indices array nor the entries
193                  * array.
194                  */
195                 u32                     *sq_array;
196                 unsigned                cached_sq_head;
197                 unsigned                sq_entries;
198                 unsigned                sq_mask;
199                 unsigned                sq_thread_idle;
200                 struct io_uring_sqe     *sq_sqes;
201
202                 struct list_head        defer_list;
203                 struct list_head        timeout_list;
204         } ____cacheline_aligned_in_smp;
205
206         /* IO offload */
207         struct workqueue_struct *sqo_wq[2];
208         struct task_struct      *sqo_thread;    /* if using sq thread polling */
209         struct mm_struct        *sqo_mm;
210         wait_queue_head_t       sqo_wait;
211         struct completion       sqo_thread_started;
212
213         struct {
214                 unsigned                cached_cq_tail;
215                 unsigned                cq_entries;
216                 unsigned                cq_mask;
217                 struct wait_queue_head  cq_wait;
218                 struct fasync_struct    *cq_fasync;
219                 struct eventfd_ctx      *cq_ev_fd;
220                 atomic_t                cq_timeouts;
221         } ____cacheline_aligned_in_smp;
222
223         struct io_rings *rings;
224
225         /*
226          * If used, fixed file set. Writers must ensure that ->refs is dead,
227          * readers must ensure that ->refs is alive as long as the file* is
228          * used. Only updated through io_uring_register(2).
229          */
230         struct file             **user_files;
231         unsigned                nr_user_files;
232
233         /* if used, fixed mapped user buffers */
234         unsigned                nr_user_bufs;
235         struct io_mapped_ubuf   *user_bufs;
236
237         struct user_struct      *user;
238
239         struct completion       ctx_done;
240
241         struct {
242                 struct mutex            uring_lock;
243                 wait_queue_head_t       wait;
244         } ____cacheline_aligned_in_smp;
245
246         struct {
247                 spinlock_t              completion_lock;
248                 bool                    poll_multi_file;
249                 /*
250                  * ->poll_list is protected by the ctx->uring_lock for
251                  * io_uring instances that don't use IORING_SETUP_SQPOLL.
252                  * For SQPOLL, only the single threaded io_sq_thread() will
253                  * manipulate the list, hence no extra locking is needed there.
254                  */
255                 struct list_head        poll_list;
256                 struct list_head        cancel_list;
257         } ____cacheline_aligned_in_smp;
258
259         struct async_list       pending_async[2];
260
261 #if defined(CONFIG_UNIX)
262         struct socket           *ring_sock;
263 #endif
264 };
265
266 struct sqe_submit {
267         const struct io_uring_sqe       *sqe;
268         unsigned short                  index;
269         u32                             sequence;
270         bool                            has_user;
271         bool                            needs_lock;
272         bool                            needs_fixed_file;
273 };
274
275 /*
276  * First field must be the file pointer in all the
277  * iocb unions! See also 'struct kiocb' in <linux/fs.h>
278  */
279 struct io_poll_iocb {
280         struct file                     *file;
281         struct wait_queue_head          *head;
282         __poll_t                        events;
283         bool                            done;
284         bool                            canceled;
285         struct wait_queue_entry         wait;
286 };
287
288 struct io_timeout {
289         struct file                     *file;
290         struct hrtimer                  timer;
291 };
292
293 /*
294  * NOTE! Each of the iocb union members has the file pointer
295  * as the first entry in their struct definition. So you can
296  * access the file pointer through any of the sub-structs,
297  * or directly as just 'ki_filp' in this struct.
298  */
299 struct io_kiocb {
300         union {
301                 struct file             *file;
302                 struct kiocb            rw;
303                 struct io_poll_iocb     poll;
304                 struct io_timeout       timeout;
305         };
306
307         struct sqe_submit       submit;
308
309         struct io_ring_ctx      *ctx;
310         struct list_head        list;
311         struct list_head        link_list;
312         unsigned int            flags;
313         refcount_t              refs;
314 #define REQ_F_NOWAIT            1       /* must not punt to workers */
315 #define REQ_F_IOPOLL_COMPLETED  2       /* polled IO has completed */
316 #define REQ_F_FIXED_FILE        4       /* ctx owns file */
317 #define REQ_F_SEQ_PREV          8       /* sequential with previous */
318 #define REQ_F_IO_DRAIN          16      /* drain existing IO first */
319 #define REQ_F_IO_DRAINED        32      /* drain done */
320 #define REQ_F_LINK              64      /* linked sqes */
321 #define REQ_F_LINK_DONE         128     /* linked sqes done */
322 #define REQ_F_FAIL_LINK         256     /* fail rest of links */
323 #define REQ_F_SHADOW_DRAIN      512     /* link-drain shadow req */
324 #define REQ_F_TIMEOUT           1024    /* timeout request */
325         u64                     user_data;
326         u32                     result;
327         u32                     sequence;
328
329         struct work_struct      work;
330 };
331
332 #define IO_PLUG_THRESHOLD               2
333 #define IO_IOPOLL_BATCH                 8
334
335 struct io_submit_state {
336         struct blk_plug         plug;
337
338         /*
339          * io_kiocb alloc cache
340          */
341         void                    *reqs[IO_IOPOLL_BATCH];
342         unsigned                int free_reqs;
343         unsigned                int cur_req;
344
345         /*
346          * File reference cache
347          */
348         struct file             *file;
349         unsigned int            fd;
350         unsigned int            has_refs;
351         unsigned int            used_refs;
352         unsigned int            ios_left;
353 };
354
355 static void io_sq_wq_submit_work(struct work_struct *work);
356 static void io_cqring_fill_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 ki_user_data,
357                                  long res);
358 static void __io_free_req(struct io_kiocb *req);
359
360 static struct kmem_cache *req_cachep;
361
362 static const struct file_operations io_uring_fops;
363
364 struct sock *io_uring_get_socket(struct file *file)
365 {
366 #if defined(CONFIG_UNIX)
367         if (file->f_op == &io_uring_fops) {
368                 struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
369
370                 return ctx->ring_sock->sk;
371         }
372 #endif
373         return NULL;
374 }
375 EXPORT_SYMBOL(io_uring_get_socket);
376
377 static void io_ring_ctx_ref_free(struct percpu_ref *ref)
378 {
379         struct io_ring_ctx *ctx = container_of(ref, struct io_ring_ctx, refs);
380
381         complete(&ctx->ctx_done);
382 }
383
384 static struct io_ring_ctx *io_ring_ctx_alloc(struct io_uring_params *p)
385 {
386         struct io_ring_ctx *ctx;
387         int i;
388
389         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
390         if (!ctx)
391                 return NULL;
392
393         if (percpu_ref_init(&ctx->refs, io_ring_ctx_ref_free,
394                             PERCPU_REF_ALLOW_REINIT, GFP_KERNEL)) {
395                 kfree(ctx);
396                 return NULL;
397         }
398
399         ctx->flags = p->flags;
400         init_waitqueue_head(&ctx->cq_wait);
401         init_completion(&ctx->ctx_done);
402         init_completion(&ctx->sqo_thread_started);
403         mutex_init(&ctx->uring_lock);
404         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
405         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ctx->pending_async); i++) {
406                 spin_lock_init(&ctx->pending_async[i].lock);
407                 INIT_LIST_HEAD(&ctx->pending_async[i].list);
408                 atomic_set(&ctx->pending_async[i].cnt, 0);
409         }
410         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
411         INIT_LIST_HEAD(&ctx->poll_list);
412         INIT_LIST_HEAD(&ctx->cancel_list);
413         INIT_LIST_HEAD(&ctx->defer_list);
414         INIT_LIST_HEAD(&ctx->timeout_list);
415         return ctx;
416 }
417
418 static inline bool io_sequence_defer(struct io_ring_ctx *ctx,
419                                      struct io_kiocb *req)
420 {
421         /* timeout requests always honor sequence */
422         if (!(req->flags & REQ_F_TIMEOUT) &&
423             (req->flags & (REQ_F_IO_DRAIN|REQ_F_IO_DRAINED)) != REQ_F_IO_DRAIN)
424                 return false;
425
426         return req->sequence != ctx->cached_cq_tail + ctx->rings->sq_dropped;
427 }
428
429 static struct io_kiocb *__io_get_deferred_req(struct io_ring_ctx *ctx,
430                                               struct list_head *list)
431 {
432         struct io_kiocb *req;
433
434         if (list_empty(list))
435                 return NULL;
436
437         req = list_first_entry(list, struct io_kiocb, list);
438         if (!io_sequence_defer(ctx, req)) {
439                 list_del_init(&req->list);
440                 return req;
441         }
442
443         return NULL;
444 }
445
446 static struct io_kiocb *io_get_deferred_req(struct io_ring_ctx *ctx)
447 {
448         return __io_get_deferred_req(ctx, &ctx->defer_list);
449 }
450
451 static struct io_kiocb *io_get_timeout_req(struct io_ring_ctx *ctx)
452 {
453         return __io_get_deferred_req(ctx, &ctx->timeout_list);
454 }
455
456 static void __io_commit_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
457 {
458         struct io_rings *rings = ctx->rings;
459
460         if (ctx->cached_cq_tail != READ_ONCE(rings->cq.tail)) {
461                 /* order cqe stores with ring update */
462                 smp_store_release(&rings->cq.tail, ctx->cached_cq_tail);
463
464                 if (wq_has_sleeper(&ctx->cq_wait)) {
465                         wake_up_interruptible(&ctx->cq_wait);
466                         kill_fasync(&ctx->cq_fasync, SIGIO, POLL_IN);
467                 }
468         }
469 }
470
471 static inline void io_queue_async_work(struct io_ring_ctx *ctx,
472                                        struct io_kiocb *req)
473 {
474         int rw = 0;
475
476         if (req->submit.sqe) {
477                 switch (req->submit.sqe->opcode) {
478                 case IORING_OP_WRITEV:
479                 case IORING_OP_WRITE_FIXED:
480                         rw = !(req->rw.ki_flags & IOCB_DIRECT);
481                         break;
482                 }
483         }
484
485         queue_work(ctx->sqo_wq[rw], &req->work);
486 }
487
488 static void io_kill_timeout(struct io_kiocb *req)
489 {
490         int ret;
491
492         ret = hrtimer_try_to_cancel(&req->timeout.timer);
493         if (ret != -1) {
494                 atomic_inc(&req->ctx->cq_timeouts);
495                 list_del(&req->list);
496                 io_cqring_fill_event(req->ctx, req->user_data, 0);
497                 __io_free_req(req);
498         }
499 }
500
501 static void io_kill_timeouts(struct io_ring_ctx *ctx)
502 {
503         struct io_kiocb *req, *tmp;
504
505         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
506         list_for_each_entry_safe(req, tmp, &ctx->timeout_list, list)
507                 io_kill_timeout(req);
508         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
509 }
510
511 static void io_commit_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
512 {
513         struct io_kiocb *req;
514
515         while ((req = io_get_timeout_req(ctx)) != NULL)
516                 io_kill_timeout(req);
517
518         __io_commit_cqring(ctx);
519
520         while ((req = io_get_deferred_req(ctx)) != NULL) {
521                 if (req->flags & REQ_F_SHADOW_DRAIN) {
522                         /* Just for drain, free it. */
523                         __io_free_req(req);
524                         continue;
525                 }
526                 req->flags |= REQ_F_IO_DRAINED;
527                 io_queue_async_work(ctx, req);
528         }
529 }
530
531 static struct io_uring_cqe *io_get_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
532 {
533         struct io_rings *rings = ctx->rings;
534         unsigned tail;
535
536         tail = ctx->cached_cq_tail;
537         /*
538          * writes to the cq entry need to come after reading head; the
539          * control dependency is enough as we're using WRITE_ONCE to
540          * fill the cq entry
541          */
542         if (tail - READ_ONCE(rings->cq.head) == rings->cq_ring_entries)
543                 return NULL;
544
545         ctx->cached_cq_tail++;
546         return &rings->cqes[tail & ctx->cq_mask];
547 }
548
549 static void io_cqring_fill_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 ki_user_data,
550                                  long res)
551 {
552         struct io_uring_cqe *cqe;
553
554         /*
555          * If we can't get a cq entry, userspace overflowed the
556          * submission (by quite a lot). Increment the overflow count in
557          * the ring.
558          */
559         cqe = io_get_cqring(ctx);
560         if (cqe) {
561                 WRITE_ONCE(cqe->user_data, ki_user_data);
562                 WRITE_ONCE(cqe->res, res);
563                 WRITE_ONCE(cqe->flags, 0);
564         } else {
565                 unsigned overflow = READ_ONCE(ctx->rings->cq_overflow);
566
567                 WRITE_ONCE(ctx->rings->cq_overflow, overflow + 1);
568         }
569 }
570
571 static void io_cqring_ev_posted(struct io_ring_ctx *ctx)
572 {
573         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
574                 wake_up(&ctx->wait);
575         if (waitqueue_active(&ctx->sqo_wait))
576                 wake_up(&ctx->sqo_wait);
577         if (ctx->cq_ev_fd)
578                 eventfd_signal(ctx->cq_ev_fd, 1);
579 }
580
581 static void io_cqring_add_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 user_data,
582                                 long res)
583 {
584         unsigned long flags;
585
586         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
587         io_cqring_fill_event(ctx, user_data, res);
588         io_commit_cqring(ctx);
589         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
590
591         io_cqring_ev_posted(ctx);
592 }
593
594 static void io_ring_drop_ctx_refs(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned refs)
595 {
596         percpu_ref_put_many(&ctx->refs, refs);
597
598         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
599                 wake_up(&ctx->wait);
600 }
601
602 static struct io_kiocb *io_get_req(struct io_ring_ctx *ctx,
603                                    struct io_submit_state *state)
604 {
605         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN;
606         struct io_kiocb *req;
607
608         if (!percpu_ref_tryget(&ctx->refs))
609                 return NULL;
610
611         if (!state) {
612                 req = kmem_cache_alloc(req_cachep, gfp);
613                 if (unlikely(!req))
614                         goto out;
615         } else if (!state->free_reqs) {
616                 size_t sz;
617                 int ret;
618
619                 sz = min_t(size_t, state->ios_left, ARRAY_SIZE(state->reqs));
620                 ret = kmem_cache_alloc_bulk(req_cachep, gfp, sz, state->reqs);
621
622                 /*
623                  * Bulk alloc is all-or-nothing. If we fail to get a batch,
624                  * retry single alloc to be on the safe side.
625                  */
626                 if (unlikely(ret <= 0)) {
627                         state->reqs[0] = kmem_cache_alloc(req_cachep, gfp);
628                         if (!state->reqs[0])
629                                 goto out;
630                         ret = 1;
631                 }
632                 state->free_reqs = ret - 1;
633                 state->cur_req = 1;
634                 req = state->reqs[0];
635         } else {
636                 req = state->reqs[state->cur_req];
637                 state->free_reqs--;
638                 state->cur_req++;
639         }
640
641         req->file = NULL;
642         req->ctx = ctx;
643         req->flags = 0;
644         /* one is dropped after submission, the other at completion */
645         refcount_set(&req->refs, 2);
646         req->result = 0;
647         return req;
648 out:
649         io_ring_drop_ctx_refs(ctx, 1);
650         return NULL;
651 }
652
653 static void io_free_req_many(struct io_ring_ctx *ctx, void **reqs, int *nr)
654 {
655         if (*nr) {
656                 kmem_cache_free_bulk(req_cachep, *nr, reqs);
657                 io_ring_drop_ctx_refs(ctx, *nr);
658                 *nr = 0;
659         }
660 }
661
662 static void __io_free_req(struct io_kiocb *req)
663 {
664         if (req->file && !(req->flags & REQ_F_FIXED_FILE))
665                 fput(req->file);
666         io_ring_drop_ctx_refs(req->ctx, 1);
667         kmem_cache_free(req_cachep, req);
668 }
669
670 static void io_req_link_next(struct io_kiocb *req)
671 {
672         struct io_kiocb *nxt;
673
674         /*
675          * The list should never be empty when we are called here. But could
676          * potentially happen if the chain is messed up, check to be on the
677          * safe side.
678          */
679         nxt = list_first_entry_or_null(&req->link_list, struct io_kiocb, list);
680         if (nxt) {
681                 list_del(&nxt->list);
682                 if (!list_empty(&req->link_list)) {
683                         INIT_LIST_HEAD(&nxt->link_list);
684                         list_splice(&req->link_list, &nxt->link_list);
685                         nxt->flags |= REQ_F_LINK;
686                 }
687
688                 nxt->flags |= REQ_F_LINK_DONE;
689                 INIT_WORK(&nxt->work, io_sq_wq_submit_work);
690                 io_queue_async_work(req->ctx, nxt);
691         }
692 }
693
694 /*
695  * Called if REQ_F_LINK is set, and we fail the head request
696  */
697 static void io_fail_links(struct io_kiocb *req)
698 {
699         struct io_kiocb *link;
700
701         while (!list_empty(&req->link_list)) {
702                 link = list_first_entry(&req->link_list, struct io_kiocb, list);
703                 list_del(&link->list);
704
705                 io_cqring_add_event(req->ctx, link->user_data, -ECANCELED);
706                 __io_free_req(link);
707         }
708 }
709
710 static void io_free_req(struct io_kiocb *req)
711 {
712         /*
713          * If LINK is set, we have dependent requests in this chain. If we
714          * didn't fail this request, queue the first one up, moving any other
715          * dependencies to the next request. In case of failure, fail the rest
716          * of the chain.
717          */
718         if (req->flags & REQ_F_LINK) {
719                 if (req->flags & REQ_F_FAIL_LINK)
720                         io_fail_links(req);
721                 else
722                         io_req_link_next(req);
723         }
724
725         __io_free_req(req);
726 }
727
728 static void io_put_req(struct io_kiocb *req)
729 {
730         if (refcount_dec_and_test(&req->refs))
731                 io_free_req(req);
732 }
733
734 static unsigned io_cqring_events(struct io_rings *rings)
735 {
736         /* See comment at the top of this file */
737         smp_rmb();
738         return READ_ONCE(rings->cq.tail) - READ_ONCE(rings->cq.head);
739 }
740
741 /*
742  * Find and free completed poll iocbs
743  */
744 static void io_iopoll_complete(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
745                                struct list_head *done)
746 {
747         void *reqs[IO_IOPOLL_BATCH];
748         struct io_kiocb *req;
749         int to_free;
750
751         to_free = 0;
752         while (!list_empty(done)) {
753                 req = list_first_entry(done, struct io_kiocb, list);
754                 list_del(&req->list);
755
756                 io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, req->result);
757                 (*nr_events)++;
758
759                 if (refcount_dec_and_test(&req->refs)) {
760                         /* If we're not using fixed files, we have to pair the
761                          * completion part with the file put. Use regular
762                          * completions for those, only batch free for fixed
763                          * file and non-linked commands.
764                          */
765                         if ((req->flags & (REQ_F_FIXED_FILE|REQ_F_LINK)) ==
766                             REQ_F_FIXED_FILE) {
767                                 reqs[to_free++] = req;
768                                 if (to_free == ARRAY_SIZE(reqs))
769                                         io_free_req_many(ctx, reqs, &to_free);
770                         } else {
771                                 io_free_req(req);
772                         }
773                 }
774         }
775
776         io_commit_cqring(ctx);
777         io_free_req_many(ctx, reqs, &to_free);
778 }
779
780 static int io_do_iopoll(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
781                         long min)
782 {
783         struct io_kiocb *req, *tmp;
784         LIST_HEAD(done);
785         bool spin;
786         int ret;
787
788         /*
789          * Only spin for completions if we don't have multiple devices hanging
790          * off our complete list, and we're under the requested amount.
791          */
792         spin = !ctx->poll_multi_file && *nr_events < min;
793
794         ret = 0;
795         list_for_each_entry_safe(req, tmp, &ctx->poll_list, list) {
796                 struct kiocb *kiocb = &req->rw;
797
798                 /*
799                  * Move completed entries to our local list. If we find a
800                  * request that requires polling, break out and complete
801                  * the done list first, if we have entries there.
802                  */
803                 if (req->flags & REQ_F_IOPOLL_COMPLETED) {
804                         list_move_tail(&req->list, &done);
805                         continue;
806                 }
807                 if (!list_empty(&done))
808                         break;
809
810                 ret = kiocb->ki_filp->f_op->iopoll(kiocb, spin);
811                 if (ret < 0)
812                         break;
813
814                 if (ret && spin)
815                         spin = false;
816                 ret = 0;
817         }
818
819         if (!list_empty(&done))
820                 io_iopoll_complete(ctx, nr_events, &done);
821
822         return ret;
823 }
824
825 /*
826  * Poll for a mininum of 'min' events. Note that if min == 0 we consider that a
827  * non-spinning poll check - we'll still enter the driver poll loop, but only
828  * as a non-spinning completion check.
829  */
830 static int io_iopoll_getevents(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
831                                 long min)
832 {
833         while (!list_empty(&ctx->poll_list) && !need_resched()) {
834                 int ret;
835
836                 ret = io_do_iopoll(ctx, nr_events, min);
837                 if (ret < 0)
838                         return ret;
839                 if (!min || *nr_events >= min)
840                         return 0;
841         }
842
843         return 1;
844 }
845
846 /*
847  * We can't just wait for polled events to come to us, we have to actively
848  * find and complete them.
849  */
850 static void io_iopoll_reap_events(struct io_ring_ctx *ctx)
851 {
852         if (!(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
853                 return;
854
855         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
856         while (!list_empty(&ctx->poll_list)) {
857                 unsigned int nr_events = 0;
858
859                 io_iopoll_getevents(ctx, &nr_events, 1);
860
861                 /*
862                  * Ensure we allow local-to-the-cpu processing to take place,
863                  * in this case we need to ensure that we reap all events.
864                  */
865                 cond_resched();
866         }
867         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
868 }
869
870 static int io_iopoll_check(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned *nr_events,
871                            long min)
872 {
873         int iters, ret = 0;
874
875         /*
876          * We disallow the app entering submit/complete with polling, but we
877          * still need to lock the ring to prevent racing with polled issue
878          * that got punted to a workqueue.
879          */
880         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
881
882         iters = 0;
883         do {
884                 int tmin = 0;
885
886                 /*
887                  * Don't enter poll loop if we already have events pending.
888                  * If we do, we can potentially be spinning for commands that
889                  * already triggered a CQE (eg in error).
890                  */
891                 if (io_cqring_events(ctx->rings))
892                         break;
893
894                 /*
895                  * If a submit got punted to a workqueue, we can have the
896                  * application entering polling for a command before it gets
897                  * issued. That app will hold the uring_lock for the duration
898                  * of the poll right here, so we need to take a breather every
899                  * now and then to ensure that the issue has a chance to add
900                  * the poll to the issued list. Otherwise we can spin here
901                  * forever, while the workqueue is stuck trying to acquire the
902                  * very same mutex.
903                  */
904                 if (!(++iters & 7)) {
905                         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
906                         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
907                 }
908
909                 if (*nr_events < min)
910                         tmin = min - *nr_events;
911
912                 ret = io_iopoll_getevents(ctx, nr_events, tmin);
913                 if (ret <= 0)
914                         break;
915                 ret = 0;
916         } while (min && !*nr_events && !need_resched());
917
918         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
919         return ret;
920 }
921
922 static void kiocb_end_write(struct kiocb *kiocb)
923 {
924         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE) {
925                 struct inode *inode = file_inode(kiocb->ki_filp);
926
927                 /*
928                  * Tell lockdep we inherited freeze protection from submission
929                  * thread.
930                  */
931                 if (S_ISREG(inode->i_mode))
932                         __sb_writers_acquired(inode->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
933                 file_end_write(kiocb->ki_filp);
934         }
935 }
936
937 static void io_complete_rw(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
938 {
939         struct io_kiocb *req = container_of(kiocb, struct io_kiocb, rw);
940
941         kiocb_end_write(kiocb);
942
943         if ((req->flags & REQ_F_LINK) && res != req->result)
944                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
945         io_cqring_add_event(req->ctx, req->user_data, res);
946         io_put_req(req);
947 }
948
949 static void io_complete_rw_iopoll(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
950 {
951         struct io_kiocb *req = container_of(kiocb, struct io_kiocb, rw);
952
953         kiocb_end_write(kiocb);
954
955         if ((req->flags & REQ_F_LINK) && res != req->result)
956                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
957         req->result = res;
958         if (res != -EAGAIN)
959                 req->flags |= REQ_F_IOPOLL_COMPLETED;
960 }
961
962 /*
963  * After the iocb has been issued, it's safe to be found on the poll list.
964  * Adding the kiocb to the list AFTER submission ensures that we don't
965  * find it from a io_iopoll_getevents() thread before the issuer is done
966  * accessing the kiocb cookie.
967  */
968 static void io_iopoll_req_issued(struct io_kiocb *req)
969 {
970         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
971
972         /*
973          * Track whether we have multiple files in our lists. This will impact
974          * how we do polling eventually, not spinning if we're on potentially
975          * different devices.
976          */
977         if (list_empty(&ctx->poll_list)) {
978                 ctx->poll_multi_file = false;
979         } else if (!ctx->poll_multi_file) {
980                 struct io_kiocb *list_req;
981
982                 list_req = list_first_entry(&ctx->poll_list, struct io_kiocb,
983                                                 list);
984                 if (list_req->rw.ki_filp != req->rw.ki_filp)
985                         ctx->poll_multi_file = true;
986         }
987
988         /*
989          * For fast devices, IO may have already completed. If it has, add
990          * it to the front so we find it first.
991          */
992         if (req->flags & REQ_F_IOPOLL_COMPLETED)
993                 list_add(&req->list, &ctx->poll_list);
994         else
995                 list_add_tail(&req->list, &ctx->poll_list);
996 }
997
998 static void io_file_put(struct io_submit_state *state)
999 {
1000         if (state->file) {
1001                 int diff = state->has_refs - state->used_refs;
1002
1003                 if (diff)
1004                         fput_many(state->file, diff);
1005                 state->file = NULL;
1006         }
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Get as many references to a file as we have IOs left in this submission,
1011  * assuming most submissions are for one file, or at least that each file
1012  * has more than one submission.
1013  */
1014 static struct file *io_file_get(struct io_submit_state *state, int fd)
1015 {
1016         if (!state)
1017                 return fget(fd);
1018
1019         if (state->file) {
1020                 if (state->fd == fd) {
1021                         state->used_refs++;
1022                         state->ios_left--;
1023                         return state->file;
1024                 }
1025                 io_file_put(state);
1026         }
1027         state->file = fget_many(fd, state->ios_left);
1028         if (!state->file)
1029                 return NULL;
1030
1031         state->fd = fd;
1032         state->has_refs = state->ios_left;
1033         state->used_refs = 1;
1034         state->ios_left--;
1035         return state->file;
1036 }
1037
1038 /*
1039  * If we tracked the file through the SCM inflight mechanism, we could support
1040  * any file. For now, just ensure that anything potentially problematic is done
1041  * inline.
1042  */
1043 static bool io_file_supports_async(struct file *file)
1044 {
1045         umode_t mode = file_inode(file)->i_mode;
1046
1047         if (S_ISBLK(mode) || S_ISCHR(mode))
1048                 return true;
1049         if (S_ISREG(mode) && file->f_op != &io_uring_fops)
1050                 return true;
1051
1052         return false;
1053 }
1054
1055 static int io_prep_rw(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1056                       bool force_nonblock)
1057 {
1058         const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
1059         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1060         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1061         unsigned ioprio;
1062         int ret;
1063
1064         if (!req->file)
1065                 return -EBADF;
1066
1067         if (force_nonblock && !io_file_supports_async(req->file))
1068                 force_nonblock = false;
1069
1070         kiocb->ki_pos = READ_ONCE(sqe->off);
1071         kiocb->ki_flags = iocb_flags(kiocb->ki_filp);
1072         kiocb->ki_hint = ki_hint_validate(file_write_hint(kiocb->ki_filp));
1073
1074         ioprio = READ_ONCE(sqe->ioprio);
1075         if (ioprio) {
1076                 ret = ioprio_check_cap(ioprio);
1077                 if (ret)
1078                         return ret;
1079
1080                 kiocb->ki_ioprio = ioprio;
1081         } else
1082                 kiocb->ki_ioprio = get_current_ioprio();
1083
1084         ret = kiocb_set_rw_flags(kiocb, READ_ONCE(sqe->rw_flags));
1085         if (unlikely(ret))
1086                 return ret;
1087
1088         /* don't allow async punt if RWF_NOWAIT was requested */
1089         if (kiocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
1090                 req->flags |= REQ_F_NOWAIT;
1091
1092         if (force_nonblock)
1093                 kiocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
1094
1095         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
1096                 if (!(kiocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) ||
1097                     !kiocb->ki_filp->f_op->iopoll)
1098                         return -EOPNOTSUPP;
1099
1100                 kiocb->ki_flags |= IOCB_HIPRI;
1101                 kiocb->ki_complete = io_complete_rw_iopoll;
1102         } else {
1103                 if (kiocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
1104                         return -EINVAL;
1105                 kiocb->ki_complete = io_complete_rw;
1106         }
1107         return 0;
1108 }
1109
1110 static inline void io_rw_done(struct kiocb *kiocb, ssize_t ret)
1111 {
1112         switch (ret) {
1113         case -EIOCBQUEUED:
1114                 break;
1115         case -ERESTARTSYS:
1116         case -ERESTARTNOINTR:
1117         case -ERESTARTNOHAND:
1118         case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
1119                 /*
1120                  * We can't just restart the syscall, since previously
1121                  * submitted sqes may already be in progress. Just fail this
1122                  * IO with EINTR.
1123                  */
1124                 ret = -EINTR;
1125                 /* fall through */
1126         default:
1127                 kiocb->ki_complete(kiocb, ret, 0);
1128         }
1129 }
1130
1131 static int io_import_fixed(struct io_ring_ctx *ctx, int rw,
1132                            const struct io_uring_sqe *sqe,
1133                            struct iov_iter *iter)
1134 {
1135         size_t len = READ_ONCE(sqe->len);
1136         struct io_mapped_ubuf *imu;
1137         unsigned index, buf_index;
1138         size_t offset;
1139         u64 buf_addr;
1140
1141         /* attempt to use fixed buffers without having provided iovecs */
1142         if (unlikely(!ctx->user_bufs))
1143                 return -EFAULT;
1144
1145         buf_index = READ_ONCE(sqe->buf_index);
1146         if (unlikely(buf_index >= ctx->nr_user_bufs))
1147                 return -EFAULT;
1148
1149         index = array_index_nospec(buf_index, ctx->nr_user_bufs);
1150         imu = &ctx->user_bufs[index];
1151         buf_addr = READ_ONCE(sqe->addr);
1152
1153         /* overflow */
1154         if (buf_addr + len < buf_addr)
1155                 return -EFAULT;
1156         /* not inside the mapped region */
1157         if (buf_addr < imu->ubuf || buf_addr + len > imu->ubuf + imu->len)
1158                 return -EFAULT;
1159
1160         /*
1161          * May not be a start of buffer, set size appropriately
1162          * and advance us to the beginning.
1163          */
1164         offset = buf_addr - imu->ubuf;
1165         iov_iter_bvec(iter, rw, imu->bvec, imu->nr_bvecs, offset + len);
1166
1167         if (offset) {
1168                 /*
1169                  * Don't use iov_iter_advance() here, as it's really slow for
1170                  * using the latter parts of a big fixed buffer - it iterates
1171                  * over each segment manually. We can cheat a bit here, because
1172                  * we know that:
1173                  *
1174                  * 1) it's a BVEC iter, we set it up
1175                  * 2) all bvecs are PAGE_SIZE in size, except potentially the
1176                  *    first and last bvec
1177                  *
1178                  * So just find our index, and adjust the iterator afterwards.
1179                  * If the offset is within the first bvec (or the whole first
1180                  * bvec, just use iov_iter_advance(). This makes it easier
1181                  * since we can just skip the first segment, which may not
1182                  * be PAGE_SIZE aligned.
1183                  */
1184                 const struct bio_vec *bvec = imu->bvec;
1185
1186                 if (offset <= bvec->bv_len) {
1187                         iov_iter_advance(iter, offset);
1188                 } else {
1189                         unsigned long seg_skip;
1190
1191                         /* skip first vec */
1192                         offset -= bvec->bv_len;
1193                         seg_skip = 1 + (offset >> PAGE_SHIFT);
1194
1195                         iter->bvec = bvec + seg_skip;
1196                         iter->nr_segs -= seg_skip;
1197                         iter->count -= bvec->bv_len + offset;
1198                         iter->iov_offset = offset & ~PAGE_MASK;
1199                 }
1200         }
1201
1202         return 0;
1203 }
1204
1205 static ssize_t io_import_iovec(struct io_ring_ctx *ctx, int rw,
1206                                const struct sqe_submit *s, struct iovec **iovec,
1207                                struct iov_iter *iter)
1208 {
1209         const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
1210         void __user *buf = u64_to_user_ptr(READ_ONCE(sqe->addr));
1211         size_t sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1212         u8 opcode;
1213
1214         /*
1215          * We're reading ->opcode for the second time, but the first read
1216          * doesn't care whether it's _FIXED or not, so it doesn't matter
1217          * whether ->opcode changes concurrently. The first read does care
1218          * about whether it is a READ or a WRITE, so we don't trust this read
1219          * for that purpose and instead let the caller pass in the read/write
1220          * flag.
1221          */
1222         opcode = READ_ONCE(sqe->opcode);
1223         if (opcode == IORING_OP_READ_FIXED ||
1224             opcode == IORING_OP_WRITE_FIXED) {
1225                 ssize_t ret = io_import_fixed(ctx, rw, sqe, iter);
1226                 *iovec = NULL;
1227                 return ret;
1228         }
1229
1230         if (!s->has_user)
1231                 return -EFAULT;
1232
1233 #ifdef CONFIG_COMPAT
1234         if (ctx->compat)
1235                 return compat_import_iovec(rw, buf, sqe_len, UIO_FASTIOV,
1236                                                 iovec, iter);
1237 #endif
1238
1239         return import_iovec(rw, buf, sqe_len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1240 }
1241
1242 static inline bool io_should_merge(struct async_list *al, struct kiocb *kiocb)
1243 {
1244         if (al->file == kiocb->ki_filp) {
1245                 off_t start, end;
1246
1247                 /*
1248                  * Allow merging if we're anywhere in the range of the same
1249                  * page. Generally this happens for sub-page reads or writes,
1250                  * and it's beneficial to allow the first worker to bring the
1251                  * page in and the piggy backed work can then work on the
1252                  * cached page.
1253                  */
1254                 start = al->io_start & PAGE_MASK;
1255                 end = (al->io_start + al->io_len + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
1256                 if (kiocb->ki_pos >= start && kiocb->ki_pos <= end)
1257                         return true;
1258         }
1259
1260         al->file = NULL;
1261         return false;
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Make a note of the last file/offset/direction we punted to async
1266  * context. We'll use this information to see if we can piggy back a
1267  * sequential request onto the previous one, if it's still hasn't been
1268  * completed by the async worker.
1269  */
1270 static void io_async_list_note(int rw, struct io_kiocb *req, size_t len)
1271 {
1272         struct async_list *async_list = &req->ctx->pending_async[rw];
1273         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1274         struct file *filp = kiocb->ki_filp;
1275
1276         if (io_should_merge(async_list, kiocb)) {
1277                 unsigned long max_bytes;
1278
1279                 /* Use 8x RA size as a decent limiter for both reads/writes */
1280                 max_bytes = filp->f_ra.ra_pages << (PAGE_SHIFT + 3);
1281                 if (!max_bytes)
1282                         max_bytes = VM_READAHEAD_PAGES << (PAGE_SHIFT + 3);
1283
1284                 /* If max len are exceeded, reset the state */
1285                 if (async_list->io_len + len <= max_bytes) {
1286                         req->flags |= REQ_F_SEQ_PREV;
1287                         async_list->io_len += len;
1288                 } else {
1289                         async_list->file = NULL;
1290                 }
1291         }
1292
1293         /* New file? Reset state. */
1294         if (async_list->file != filp) {
1295                 async_list->io_start = kiocb->ki_pos;
1296                 async_list->io_len = len;
1297                 async_list->file = filp;
1298         }
1299 }
1300
1301 static int io_read(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1302                    bool force_nonblock)
1303 {
1304         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1305         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1306         struct iov_iter iter;
1307         struct file *file;
1308         size_t iov_count;
1309         ssize_t read_size, ret;
1310
1311         ret = io_prep_rw(req, s, force_nonblock);
1312         if (ret)
1313                 return ret;
1314         file = kiocb->ki_filp;
1315
1316         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_READ)))
1317                 return -EBADF;
1318         if (unlikely(!file->f_op->read_iter))
1319                 return -EINVAL;
1320
1321         ret = io_import_iovec(req->ctx, READ, s, &iovec, &iter);
1322         if (ret < 0)
1323                 return ret;
1324
1325         read_size = ret;
1326         if (req->flags & REQ_F_LINK)
1327                 req->result = read_size;
1328
1329         iov_count = iov_iter_count(&iter);
1330         ret = rw_verify_area(READ, file, &kiocb->ki_pos, iov_count);
1331         if (!ret) {
1332                 ssize_t ret2;
1333
1334                 ret2 = call_read_iter(file, kiocb, &iter);
1335                 /*
1336                  * In case of a short read, punt to async. This can happen
1337                  * if we have data partially cached. Alternatively we can
1338                  * return the short read, in which case the application will
1339                  * need to issue another SQE and wait for it. That SQE will
1340                  * need async punt anyway, so it's more efficient to do it
1341                  * here.
1342                  */
1343                 if (force_nonblock && ret2 > 0 && ret2 < read_size)
1344                         ret2 = -EAGAIN;
1345                 /* Catch -EAGAIN return for forced non-blocking submission */
1346                 if (!force_nonblock || ret2 != -EAGAIN) {
1347                         io_rw_done(kiocb, ret2);
1348                 } else {
1349                         /*
1350                          * If ->needs_lock is true, we're already in async
1351                          * context.
1352                          */
1353                         if (!s->needs_lock)
1354                                 io_async_list_note(READ, req, iov_count);
1355                         ret = -EAGAIN;
1356                 }
1357         }
1358         kfree(iovec);
1359         return ret;
1360 }
1361
1362 static int io_write(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1363                     bool force_nonblock)
1364 {
1365         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1366         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1367         struct iov_iter iter;
1368         struct file *file;
1369         size_t iov_count;
1370         ssize_t ret;
1371
1372         ret = io_prep_rw(req, s, force_nonblock);
1373         if (ret)
1374                 return ret;
1375
1376         file = kiocb->ki_filp;
1377         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_WRITE)))
1378                 return -EBADF;
1379         if (unlikely(!file->f_op->write_iter))
1380                 return -EINVAL;
1381
1382         ret = io_import_iovec(req->ctx, WRITE, s, &iovec, &iter);
1383         if (ret < 0)
1384                 return ret;
1385
1386         if (req->flags & REQ_F_LINK)
1387                 req->result = ret;
1388
1389         iov_count = iov_iter_count(&iter);
1390
1391         ret = -EAGAIN;
1392         if (force_nonblock && !(kiocb->ki_flags & IOCB_DIRECT)) {
1393                 /* If ->needs_lock is true, we're already in async context. */
1394                 if (!s->needs_lock)
1395                         io_async_list_note(WRITE, req, iov_count);
1396                 goto out_free;
1397         }
1398
1399         ret = rw_verify_area(WRITE, file, &kiocb->ki_pos, iov_count);
1400         if (!ret) {
1401                 ssize_t ret2;
1402
1403                 /*
1404                  * Open-code file_start_write here to grab freeze protection,
1405                  * which will be released by another thread in
1406                  * io_complete_rw().  Fool lockdep by telling it the lock got
1407                  * released so that it doesn't complain about the held lock when
1408                  * we return to userspace.
1409                  */
1410                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode)) {
1411                         __sb_start_write(file_inode(file)->i_sb,
1412                                                 SB_FREEZE_WRITE, true);
1413                         __sb_writers_release(file_inode(file)->i_sb,
1414                                                 SB_FREEZE_WRITE);
1415                 }
1416                 kiocb->ki_flags |= IOCB_WRITE;
1417
1418                 ret2 = call_write_iter(file, kiocb, &iter);
1419                 if (!force_nonblock || ret2 != -EAGAIN) {
1420                         io_rw_done(kiocb, ret2);
1421                 } else {
1422                         /*
1423                          * If ->needs_lock is true, we're already in async
1424                          * context.
1425                          */
1426                         if (!s->needs_lock)
1427                                 io_async_list_note(WRITE, req, iov_count);
1428                         ret = -EAGAIN;
1429                 }
1430         }
1431 out_free:
1432         kfree(iovec);
1433         return ret;
1434 }
1435
1436 /*
1437  * IORING_OP_NOP just posts a completion event, nothing else.
1438  */
1439 static int io_nop(struct io_kiocb *req, u64 user_data)
1440 {
1441         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1442         long err = 0;
1443
1444         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1445                 return -EINVAL;
1446
1447         io_cqring_add_event(ctx, user_data, err);
1448         io_put_req(req);
1449         return 0;
1450 }
1451
1452 static int io_prep_fsync(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1453 {
1454         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1455
1456         if (!req->file)
1457                 return -EBADF;
1458
1459         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1460                 return -EINVAL;
1461         if (unlikely(sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->buf_index))
1462                 return -EINVAL;
1463
1464         return 0;
1465 }
1466
1467 static int io_fsync(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1468                     bool force_nonblock)
1469 {
1470         loff_t sqe_off = READ_ONCE(sqe->off);
1471         loff_t sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1472         loff_t end = sqe_off + sqe_len;
1473         unsigned fsync_flags;
1474         int ret;
1475
1476         fsync_flags = READ_ONCE(sqe->fsync_flags);
1477         if (unlikely(fsync_flags & ~IORING_FSYNC_DATASYNC))
1478                 return -EINVAL;
1479
1480         ret = io_prep_fsync(req, sqe);
1481         if (ret)
1482                 return ret;
1483
1484         /* fsync always requires a blocking context */
1485         if (force_nonblock)
1486                 return -EAGAIN;
1487
1488         ret = vfs_fsync_range(req->rw.ki_filp, sqe_off,
1489                                 end > 0 ? end : LLONG_MAX,
1490                                 fsync_flags & IORING_FSYNC_DATASYNC);
1491
1492         if (ret < 0 && (req->flags & REQ_F_LINK))
1493                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
1494         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1495         io_put_req(req);
1496         return 0;
1497 }
1498
1499 static int io_prep_sfr(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1500 {
1501         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1502         int ret = 0;
1503
1504         if (!req->file)
1505                 return -EBADF;
1506
1507         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1508                 return -EINVAL;
1509         if (unlikely(sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->buf_index))
1510                 return -EINVAL;
1511
1512         return ret;
1513 }
1514
1515 static int io_sync_file_range(struct io_kiocb *req,
1516                               const struct io_uring_sqe *sqe,
1517                               bool force_nonblock)
1518 {
1519         loff_t sqe_off;
1520         loff_t sqe_len;
1521         unsigned flags;
1522         int ret;
1523
1524         ret = io_prep_sfr(req, sqe);
1525         if (ret)
1526                 return ret;
1527
1528         /* sync_file_range always requires a blocking context */
1529         if (force_nonblock)
1530                 return -EAGAIN;
1531
1532         sqe_off = READ_ONCE(sqe->off);
1533         sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1534         flags = READ_ONCE(sqe->sync_range_flags);
1535
1536         ret = sync_file_range(req->rw.ki_filp, sqe_off, sqe_len, flags);
1537
1538         if (ret < 0 && (req->flags & REQ_F_LINK))
1539                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
1540         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1541         io_put_req(req);
1542         return 0;
1543 }
1544
1545 #if defined(CONFIG_NET)
1546 static int io_send_recvmsg(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1547                            bool force_nonblock,
1548                    long (*fn)(struct socket *, struct user_msghdr __user *,
1549                                 unsigned int))
1550 {
1551         struct socket *sock;
1552         int ret;
1553
1554         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1555                 return -EINVAL;
1556
1557         sock = sock_from_file(req->file, &ret);
1558         if (sock) {
1559                 struct user_msghdr __user *msg;
1560                 unsigned flags;
1561
1562                 flags = READ_ONCE(sqe->msg_flags);
1563                 if (flags & MSG_DONTWAIT)
1564                         req->flags |= REQ_F_NOWAIT;
1565                 else if (force_nonblock)
1566                         flags |= MSG_DONTWAIT;
1567
1568                 msg = (struct user_msghdr __user *) (unsigned long)
1569                         READ_ONCE(sqe->addr);
1570
1571                 ret = fn(sock, msg, flags);
1572                 if (force_nonblock && ret == -EAGAIN)
1573                         return ret;
1574         }
1575
1576         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1577         io_put_req(req);
1578         return 0;
1579 }
1580 #endif
1581
1582 static int io_sendmsg(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1583                       bool force_nonblock)
1584 {
1585 #if defined(CONFIG_NET)
1586         return io_send_recvmsg(req, sqe, force_nonblock, __sys_sendmsg_sock);
1587 #else
1588         return -EOPNOTSUPP;
1589 #endif
1590 }
1591
1592 static int io_recvmsg(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1593                       bool force_nonblock)
1594 {
1595 #if defined(CONFIG_NET)
1596         return io_send_recvmsg(req, sqe, force_nonblock, __sys_recvmsg_sock);
1597 #else
1598         return -EOPNOTSUPP;
1599 #endif
1600 }
1601
1602 static void io_poll_remove_one(struct io_kiocb *req)
1603 {
1604         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1605
1606         spin_lock(&poll->head->lock);
1607         WRITE_ONCE(poll->canceled, true);
1608         if (!list_empty(&poll->wait.entry)) {
1609                 list_del_init(&poll->wait.entry);
1610                 io_queue_async_work(req->ctx, req);
1611         }
1612         spin_unlock(&poll->head->lock);
1613
1614         list_del_init(&req->list);
1615 }
1616
1617 static void io_poll_remove_all(struct io_ring_ctx *ctx)
1618 {
1619         struct io_kiocb *req;
1620
1621         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1622         while (!list_empty(&ctx->cancel_list)) {
1623                 req = list_first_entry(&ctx->cancel_list, struct io_kiocb,list);
1624                 io_poll_remove_one(req);
1625         }
1626         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1627 }
1628
1629 /*
1630  * Find a running poll command that matches one specified in sqe->addr,
1631  * and remove it if found.
1632  */
1633 static int io_poll_remove(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1634 {
1635         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1636         struct io_kiocb *poll_req, *next;
1637         int ret = -ENOENT;
1638
1639         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1640                 return -EINVAL;
1641         if (sqe->ioprio || sqe->off || sqe->len || sqe->buf_index ||
1642             sqe->poll_events)
1643                 return -EINVAL;
1644
1645         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1646         list_for_each_entry_safe(poll_req, next, &ctx->cancel_list, list) {
1647                 if (READ_ONCE(sqe->addr) == poll_req->user_data) {
1648                         io_poll_remove_one(poll_req);
1649                         ret = 0;
1650                         break;
1651                 }
1652         }
1653         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1654
1655         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1656         io_put_req(req);
1657         return 0;
1658 }
1659
1660 static void io_poll_complete(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
1661                              __poll_t mask)
1662 {
1663         req->poll.done = true;
1664         io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, mangle_poll(mask));
1665         io_commit_cqring(ctx);
1666 }
1667
1668 static void io_poll_complete_work(struct work_struct *work)
1669 {
1670         struct io_kiocb *req = container_of(work, struct io_kiocb, work);
1671         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1672         struct poll_table_struct pt = { ._key = poll->events };
1673         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1674         __poll_t mask = 0;
1675
1676         if (!READ_ONCE(poll->canceled))
1677                 mask = vfs_poll(poll->file, &pt) & poll->events;
1678
1679         /*
1680          * Note that ->ki_cancel callers also delete iocb from active_reqs after
1681          * calling ->ki_cancel.  We need the ctx_lock roundtrip here to
1682          * synchronize with them.  In the cancellation case the list_del_init
1683          * itself is not actually needed, but harmless so we keep it in to
1684          * avoid further branches in the fast path.
1685          */
1686         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1687         if (!mask && !READ_ONCE(poll->canceled)) {
1688                 add_wait_queue(poll->head, &poll->wait);
1689                 spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1690                 return;
1691         }
1692         list_del_init(&req->list);
1693         io_poll_complete(ctx, req, mask);
1694         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1695
1696         io_cqring_ev_posted(ctx);
1697         io_put_req(req);
1698 }
1699
1700 static int io_poll_wake(struct wait_queue_entry *wait, unsigned mode, int sync,
1701                         void *key)
1702 {
1703         struct io_poll_iocb *poll = container_of(wait, struct io_poll_iocb,
1704                                                         wait);
1705         struct io_kiocb *req = container_of(poll, struct io_kiocb, poll);
1706         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1707         __poll_t mask = key_to_poll(key);
1708         unsigned long flags;
1709
1710         /* for instances that support it check for an event match first: */
1711         if (mask && !(mask & poll->events))
1712                 return 0;
1713
1714         list_del_init(&poll->wait.entry);
1715
1716         if (mask && spin_trylock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags)) {
1717                 list_del(&req->list);
1718                 io_poll_complete(ctx, req, mask);
1719                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1720
1721                 io_cqring_ev_posted(ctx);
1722                 io_put_req(req);
1723         } else {
1724                 io_queue_async_work(ctx, req);
1725         }
1726
1727         return 1;
1728 }
1729
1730 struct io_poll_table {
1731         struct poll_table_struct pt;
1732         struct io_kiocb *req;
1733         int error;
1734 };
1735
1736 static void io_poll_queue_proc(struct file *file, struct wait_queue_head *head,
1737                                struct poll_table_struct *p)
1738 {
1739         struct io_poll_table *pt = container_of(p, struct io_poll_table, pt);
1740
1741         if (unlikely(pt->req->poll.head)) {
1742                 pt->error = -EINVAL;
1743                 return;
1744         }
1745
1746         pt->error = 0;
1747         pt->req->poll.head = head;
1748         add_wait_queue(head, &pt->req->poll.wait);
1749 }
1750
1751 static int io_poll_add(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1752 {
1753         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1754         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1755         struct io_poll_table ipt;
1756         bool cancel = false;
1757         __poll_t mask;
1758         u16 events;
1759
1760         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1761                 return -EINVAL;
1762         if (sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->off || sqe->len || sqe->buf_index)
1763                 return -EINVAL;
1764         if (!poll->file)
1765                 return -EBADF;
1766
1767         req->submit.sqe = NULL;
1768         INIT_WORK(&req->work, io_poll_complete_work);
1769         events = READ_ONCE(sqe->poll_events);
1770         poll->events = demangle_poll(events) | EPOLLERR | EPOLLHUP;
1771
1772         poll->head = NULL;
1773         poll->done = false;
1774         poll->canceled = false;
1775
1776         ipt.pt._qproc = io_poll_queue_proc;
1777         ipt.pt._key = poll->events;
1778         ipt.req = req;
1779         ipt.error = -EINVAL; /* same as no support for IOCB_CMD_POLL */
1780
1781         /* initialized the list so that we can do list_empty checks */
1782         INIT_LIST_HEAD(&poll->wait.entry);
1783         init_waitqueue_func_entry(&poll->wait, io_poll_wake);
1784
1785         INIT_LIST_HEAD(&req->list);
1786
1787         mask = vfs_poll(poll->file, &ipt.pt) & poll->events;
1788
1789         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1790         if (likely(poll->head)) {
1791                 spin_lock(&poll->head->lock);
1792                 if (unlikely(list_empty(&poll->wait.entry))) {
1793                         if (ipt.error)
1794                                 cancel = true;
1795                         ipt.error = 0;
1796                         mask = 0;
1797                 }
1798                 if (mask || ipt.error)
1799                         list_del_init(&poll->wait.entry);
1800                 else if (cancel)
1801                         WRITE_ONCE(poll->canceled, true);
1802                 else if (!poll->done) /* actually waiting for an event */
1803                         list_add_tail(&req->list, &ctx->cancel_list);
1804                 spin_unlock(&poll->head->lock);
1805         }
1806         if (mask) { /* no async, we'd stolen it */
1807                 ipt.error = 0;
1808                 io_poll_complete(ctx, req, mask);
1809         }
1810         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1811
1812         if (mask) {
1813                 io_cqring_ev_posted(ctx);
1814                 io_put_req(req);
1815         }
1816         return ipt.error;
1817 }
1818
1819 static enum hrtimer_restart io_timeout_fn(struct hrtimer *timer)
1820 {
1821         struct io_ring_ctx *ctx;
1822         struct io_kiocb *req;
1823         unsigned long flags;
1824
1825         req = container_of(timer, struct io_kiocb, timeout.timer);
1826         ctx = req->ctx;
1827         atomic_inc(&ctx->cq_timeouts);
1828
1829         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1830         list_del(&req->list);
1831
1832         io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, -ETIME);
1833         io_commit_cqring(ctx);
1834         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1835
1836         io_cqring_ev_posted(ctx);
1837
1838         io_put_req(req);
1839         return HRTIMER_NORESTART;
1840 }
1841
1842 static int io_timeout(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1843 {
1844         unsigned count, req_dist, tail_index;
1845         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1846         struct list_head *entry;
1847         struct timespec ts;
1848
1849         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1850                 return -EINVAL;
1851         if (sqe->flags || sqe->ioprio || sqe->buf_index || sqe->timeout_flags ||
1852             sqe->len != 1)
1853                 return -EINVAL;
1854         if (copy_from_user(&ts, (void __user *) (unsigned long) sqe->addr,
1855             sizeof(ts)))
1856                 return -EFAULT;
1857
1858         /*
1859          * sqe->off holds how many events that need to occur for this
1860          * timeout event to be satisfied.
1861          */
1862         count = READ_ONCE(sqe->off);
1863         if (!count)
1864                 count = 1;
1865
1866         req->sequence = ctx->cached_sq_head + count - 1;
1867         req->flags |= REQ_F_TIMEOUT;
1868
1869         /*
1870          * Insertion sort, ensuring the first entry in the list is always
1871          * the one we need first.
1872          */
1873         tail_index = ctx->cached_cq_tail - ctx->rings->sq_dropped;
1874         req_dist = req->sequence - tail_index;
1875         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1876         list_for_each_prev(entry, &ctx->timeout_list) {
1877                 struct io_kiocb *nxt = list_entry(entry, struct io_kiocb, list);
1878                 unsigned dist;
1879
1880                 dist = nxt->sequence - tail_index;
1881                 if (req_dist >= dist)
1882                         break;
1883         }
1884         list_add(&req->list, entry);
1885         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1886
1887         hrtimer_init(&req->timeout.timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
1888         req->timeout.timer.function = io_timeout_fn;
1889         hrtimer_start(&req->timeout.timer, timespec_to_ktime(ts),
1890                         HRTIMER_MODE_REL);
1891         return 0;
1892 }
1893
1894 static int io_req_defer(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
1895                         const struct io_uring_sqe *sqe)
1896 {
1897         struct io_uring_sqe *sqe_copy;
1898
1899         if (!io_sequence_defer(ctx, req) && list_empty(&ctx->defer_list))
1900                 return 0;
1901
1902         sqe_copy = kmalloc(sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
1903         if (!sqe_copy)
1904                 return -EAGAIN;
1905
1906         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1907         if (!io_sequence_defer(ctx, req) && list_empty(&ctx->defer_list)) {
1908                 spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1909                 kfree(sqe_copy);
1910                 return 0;
1911         }
1912
1913         memcpy(sqe_copy, sqe, sizeof(*sqe_copy));
1914         req->submit.sqe = sqe_copy;
1915
1916         INIT_WORK(&req->work, io_sq_wq_submit_work);
1917         list_add_tail(&req->list, &ctx->defer_list);
1918         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1919         return -EIOCBQUEUED;
1920 }
1921
1922 static int __io_submit_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
1923                            const struct sqe_submit *s, bool force_nonblock)
1924 {
1925         int ret, opcode;
1926
1927         req->user_data = READ_ONCE(s->sqe->user_data);
1928
1929         if (unlikely(s->index >= ctx->sq_entries))
1930                 return -EINVAL;
1931
1932         opcode = READ_ONCE(s->sqe->opcode);
1933         switch (opcode) {
1934         case IORING_OP_NOP:
1935                 ret = io_nop(req, req->user_data);
1936                 break;
1937         case IORING_OP_READV:
1938                 if (unlikely(s->sqe->buf_index))
1939                         return -EINVAL;
1940                 ret = io_read(req, s, force_nonblock);
1941                 break;
1942         case IORING_OP_WRITEV:
1943                 if (unlikely(s->sqe->buf_index))
1944                         return -EINVAL;
1945                 ret = io_write(req, s, force_nonblock);
1946                 break;
1947         case IORING_OP_READ_FIXED:
1948                 ret = io_read(req, s, force_nonblock);
1949                 break;
1950         case IORING_OP_WRITE_FIXED:
1951                 ret = io_write(req, s, force_nonblock);
1952                 break;
1953         case IORING_OP_FSYNC:
1954                 ret = io_fsync(req, s->sqe, force_nonblock);
1955                 break;
1956         case IORING_OP_POLL_ADD:
1957                 ret = io_poll_add(req, s->sqe);
1958                 break;
1959         case IORING_OP_POLL_REMOVE:
1960                 ret = io_poll_remove(req, s->sqe);
1961                 break;
1962         case IORING_OP_SYNC_FILE_RANGE:
1963                 ret = io_sync_file_range(req, s->sqe, force_nonblock);
1964                 break;
1965         case IORING_OP_SENDMSG:
1966                 ret = io_sendmsg(req, s->sqe, force_nonblock);
1967                 break;
1968         case IORING_OP_RECVMSG:
1969                 ret = io_recvmsg(req, s->sqe, force_nonblock);
1970                 break;
1971         case IORING_OP_TIMEOUT:
1972                 ret = io_timeout(req, s->sqe);
1973                 break;
1974         default:
1975                 ret = -EINVAL;
1976                 break;
1977         }
1978
1979         if (ret)
1980                 return ret;
1981
1982         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
1983                 if (req->result == -EAGAIN)
1984                         return -EAGAIN;
1985
1986                 /* workqueue context doesn't hold uring_lock, grab it now */
1987                 if (s->needs_lock)
1988                         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
1989                 io_iopoll_req_issued(req);
1990                 if (s->needs_lock)
1991                         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
1992         }
1993
1994         return 0;
1995 }
1996
1997 static struct async_list *io_async_list_from_sqe(struct io_ring_ctx *ctx,
1998                                                  const struct io_uring_sqe *sqe)
1999 {
2000         switch (sqe->opcode) {
2001         case IORING_OP_READV:
2002         case IORING_OP_READ_FIXED:
2003                 return &ctx->pending_async[READ];
2004         case IORING_OP_WRITEV:
2005         case IORING_OP_WRITE_FIXED:
2006                 return &ctx->pending_async[WRITE];
2007         default:
2008                 return NULL;
2009         }
2010 }
2011
2012 static inline bool io_sqe_needs_user(const struct io_uring_sqe *sqe)
2013 {
2014         u8 opcode = READ_ONCE(sqe->opcode);
2015
2016         return !(opcode == IORING_OP_READ_FIXED ||
2017                  opcode == IORING_OP_WRITE_FIXED);
2018 }
2019
2020 static void io_sq_wq_submit_work(struct work_struct *work)
2021 {
2022         struct io_kiocb *req = container_of(work, struct io_kiocb, work);
2023         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
2024         struct mm_struct *cur_mm = NULL;
2025         struct async_list *async_list;
2026         LIST_HEAD(req_list);
2027         mm_segment_t old_fs;
2028         int ret;
2029
2030         async_list = io_async_list_from_sqe(ctx, req->submit.sqe);
2031 restart:
2032         do {
2033                 struct sqe_submit *s = &req->submit;
2034                 const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
2035                 unsigned int flags = req->flags;
2036
2037                 /* Ensure we clear previously set non-block flag */
2038                 req->rw.ki_flags &= ~IOCB_NOWAIT;
2039
2040                 ret = 0;
2041                 if (io_sqe_needs_user(sqe) && !cur_mm) {
2042                         if (!mmget_not_zero(ctx->sqo_mm)) {
2043                                 ret = -EFAULT;
2044                         } else {
2045                                 cur_mm = ctx->sqo_mm;
2046                                 use_mm(cur_mm);
2047                                 old_fs = get_fs();
2048                                 set_fs(USER_DS);
2049                         }
2050                 }
2051
2052                 if (!ret) {
2053                         s->has_user = cur_mm != NULL;
2054                         s->needs_lock = true;
2055                         do {
2056                                 ret = __io_submit_sqe(ctx, req, s, false);
2057                                 /*
2058                                  * We can get EAGAIN for polled IO even though
2059                                  * we're forcing a sync submission from here,
2060                                  * since we can't wait for request slots on the
2061                                  * block side.
2062                                  */
2063                                 if (ret != -EAGAIN)
2064                                         break;
2065                                 cond_resched();
2066                         } while (1);
2067                 }
2068
2069                 /* drop submission reference */
2070                 io_put_req(req);
2071
2072                 if (ret) {
2073                         io_cqring_add_event(ctx, sqe->user_data, ret);
2074                         io_put_req(req);
2075                 }
2076
2077                 /* async context always use a copy of the sqe */
2078                 kfree(sqe);
2079
2080                 /* req from defer and link list needn't decrease async cnt */
2081                 if (flags & (REQ_F_IO_DRAINED | REQ_F_LINK_DONE))
2082                         goto out;
2083
2084                 if (!async_list)
2085                         break;
2086                 if (!list_empty(&req_list)) {
2087                         req = list_first_entry(&req_list, struct io_kiocb,
2088                                                 list);
2089                         list_del(&req->list);
2090                         continue;
2091                 }
2092                 if (list_empty(&async_list->list))
2093                         break;
2094
2095                 req = NULL;
2096                 spin_lock(&async_list->lock);
2097                 if (list_empty(&async_list->list)) {
2098                         spin_unlock(&async_list->lock);
2099                         break;
2100                 }
2101                 list_splice_init(&async_list->list, &req_list);
2102                 spin_unlock(&async_list->lock);
2103
2104                 req = list_first_entry(&req_list, struct io_kiocb, list);
2105                 list_del(&req->list);
2106         } while (req);
2107
2108         /*
2109          * Rare case of racing with a submitter. If we find the count has
2110          * dropped to zero AND we have pending work items, then restart
2111          * the processing. This is a tiny race window.
2112          */
2113         if (async_list) {
2114                 ret = atomic_dec_return(&async_list->cnt);
2115                 while (!ret && !list_empty(&async_list->list)) {
2116                         spin_lock(&async_list->lock);
2117                         atomic_inc(&async_list->cnt);
2118                         list_splice_init(&async_list->list, &req_list);
2119                         spin_unlock(&async_list->lock);
2120
2121                         if (!list_empty(&req_list)) {
2122                                 req = list_first_entry(&req_list,
2123                                                         struct io_kiocb, list);
2124                                 list_del(&req->list);
2125                                 goto restart;
2126                         }
2127                         ret = atomic_dec_return(&async_list->cnt);
2128                 }
2129         }
2130
2131 out:
2132         if (cur_mm) {
2133                 set_fs(old_fs);
2134                 unuse_mm(cur_mm);
2135                 mmput(cur_mm);
2136         }
2137 }
2138
2139 /*
2140  * See if we can piggy back onto previously submitted work, that is still
2141  * running. We currently only allow this if the new request is sequential
2142  * to the previous one we punted.
2143  */
2144 static bool io_add_to_prev_work(struct async_list *list, struct io_kiocb *req)
2145 {
2146         bool ret;
2147
2148         if (!list)
2149                 return false;
2150         if (!(req->flags & REQ_F_SEQ_PREV))
2151                 return false;
2152         if (!atomic_read(&list->cnt))
2153                 return false;
2154
2155         ret = true;
2156         spin_lock(&list->lock);
2157         list_add_tail(&req->list, &list->list);
2158         /*
2159          * Ensure we see a simultaneous modification from io_sq_wq_submit_work()
2160          */
2161         smp_mb();
2162         if (!atomic_read(&list->cnt)) {
2163                 list_del_init(&req->list);
2164                 ret = false;
2165         }
2166         spin_unlock(&list->lock);
2167         return ret;
2168 }
2169
2170 static bool io_op_needs_file(const struct io_uring_sqe *sqe)
2171 {
2172         int op = READ_ONCE(sqe->opcode);
2173
2174         switch (op) {
2175         case IORING_OP_NOP:
2176         case IORING_OP_POLL_REMOVE:
2177                 return false;
2178         default:
2179                 return true;
2180         }
2181 }
2182
2183 static int io_req_set_file(struct io_ring_ctx *ctx, const struct sqe_submit *s,
2184                            struct io_submit_state *state, struct io_kiocb *req)
2185 {
2186         unsigned flags;
2187         int fd;
2188
2189         flags = READ_ONCE(s->sqe->flags);
2190         fd = READ_ONCE(s->sqe->fd);
2191
2192         if (flags & IOSQE_IO_DRAIN)
2193                 req->flags |= REQ_F_IO_DRAIN;
2194         /*
2195          * All io need record the previous position, if LINK vs DARIN,
2196          * it can be used to mark the position of the first IO in the
2197          * link list.
2198          */
2199         req->sequence = s->sequence;
2200
2201         if (!io_op_needs_file(s->sqe))
2202                 return 0;
2203
2204         if (flags & IOSQE_FIXED_FILE) {
2205                 if (unlikely(!ctx->user_files ||
2206                     (unsigned) fd >= ctx->nr_user_files))
2207                         return -EBADF;
2208                 req->file = ctx->user_files[fd];
2209                 req->flags |= REQ_F_FIXED_FILE;
2210         } else {
2211                 if (s->needs_fixed_file)
2212                         return -EBADF;
2213                 req->file = io_file_get(state, fd);
2214                 if (unlikely(!req->file))
2215                         return -EBADF;
2216         }
2217
2218         return 0;
2219 }
2220
2221 static int __io_queue_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2222                         struct sqe_submit *s, bool force_nonblock)
2223 {
2224         int ret;
2225
2226         ret = __io_submit_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2227         if (ret == -EAGAIN && !(req->flags & REQ_F_NOWAIT)) {
2228                 struct io_uring_sqe *sqe_copy;
2229
2230                 sqe_copy = kmemdup(s->sqe, sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
2231                 if (sqe_copy) {
2232                         struct async_list *list;
2233
2234                         s->sqe = sqe_copy;
2235                         memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
2236                         list = io_async_list_from_sqe(ctx, s->sqe);
2237                         if (!io_add_to_prev_work(list, req)) {
2238                                 if (list)
2239                                         atomic_inc(&list->cnt);
2240                                 INIT_WORK(&req->work, io_sq_wq_submit_work);
2241                                 io_queue_async_work(ctx, req);
2242                         }
2243
2244                         /*
2245                          * Queued up for async execution, worker will release
2246                          * submit reference when the iocb is actually submitted.
2247                          */
2248                         return 0;
2249                 }
2250         }
2251
2252         /* drop submission reference */
2253         io_put_req(req);
2254
2255         /* and drop final reference, if we failed */
2256         if (ret) {
2257                 io_cqring_add_event(ctx, req->user_data, ret);
2258                 if (req->flags & REQ_F_LINK)
2259                         req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
2260                 io_put_req(req);
2261         }
2262
2263         return ret;
2264 }
2265
2266 static int io_queue_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2267                         struct sqe_submit *s, bool force_nonblock)
2268 {
2269         int ret;
2270
2271         ret = io_req_defer(ctx, req, s->sqe);
2272         if (ret) {
2273                 if (ret != -EIOCBQUEUED) {
2274                         io_free_req(req);
2275                         io_cqring_add_event(ctx, s->sqe->user_data, ret);
2276                 }
2277                 return 0;
2278         }
2279
2280         return __io_queue_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2281 }
2282
2283 static int io_queue_link_head(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2284                               struct sqe_submit *s, struct io_kiocb *shadow,
2285                               bool force_nonblock)
2286 {
2287         int ret;
2288         int need_submit = false;
2289
2290         if (!shadow)
2291                 return io_queue_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2292
2293         /*
2294          * Mark the first IO in link list as DRAIN, let all the following
2295          * IOs enter the defer list. all IO needs to be completed before link
2296          * list.
2297          */
2298         req->flags |= REQ_F_IO_DRAIN;
2299         ret = io_req_defer(ctx, req, s->sqe);
2300         if (ret) {
2301                 if (ret != -EIOCBQUEUED) {
2302                         io_free_req(req);
2303                         io_cqring_add_event(ctx, s->sqe->user_data, ret);
2304                         return 0;
2305                 }
2306         } else {
2307                 /*
2308                  * If ret == 0 means that all IOs in front of link io are
2309                  * running done. let's queue link head.
2310                  */
2311                 need_submit = true;
2312         }
2313
2314         /* Insert shadow req to defer_list, blocking next IOs */
2315         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
2316         list_add_tail(&shadow->list, &ctx->defer_list);
2317         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
2318
2319         if (need_submit)
2320                 return __io_queue_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2321
2322         return 0;
2323 }
2324
2325 #define SQE_VALID_FLAGS (IOSQE_FIXED_FILE|IOSQE_IO_DRAIN|IOSQE_IO_LINK)
2326
2327 static void io_submit_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *s,
2328                           struct io_submit_state *state, struct io_kiocb **link,
2329                           bool force_nonblock)
2330 {
2331         struct io_uring_sqe *sqe_copy;
2332         struct io_kiocb *req;
2333         int ret;
2334
2335         /* enforce forwards compatibility on users */
2336         if (unlikely(s->sqe->flags & ~SQE_VALID_FLAGS)) {
2337                 ret = -EINVAL;
2338                 goto err;
2339         }
2340
2341         req = io_get_req(ctx, state);
2342         if (unlikely(!req)) {
2343                 ret = -EAGAIN;
2344                 goto err;
2345         }
2346
2347         ret = io_req_set_file(ctx, s, state, req);
2348         if (unlikely(ret)) {
2349 err_req:
2350                 io_free_req(req);
2351 err:
2352                 io_cqring_add_event(ctx, s->sqe->user_data, ret);
2353                 return;
2354         }
2355
2356         /*
2357          * If we already have a head request, queue this one for async
2358          * submittal once the head completes. If we don't have a head but
2359          * IOSQE_IO_LINK is set in the sqe, start a new head. This one will be
2360          * submitted sync once the chain is complete. If none of those
2361          * conditions are true (normal request), then just queue it.
2362          */
2363         if (*link) {
2364                 struct io_kiocb *prev = *link;
2365
2366                 sqe_copy = kmemdup(s->sqe, sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
2367                 if (!sqe_copy) {
2368                         ret = -EAGAIN;
2369                         goto err_req;
2370                 }
2371
2372                 s->sqe = sqe_copy;
2373                 memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
2374                 list_add_tail(&req->list, &prev->link_list);
2375         } else if (s->sqe->flags & IOSQE_IO_LINK) {
2376                 req->flags |= REQ_F_LINK;
2377
2378                 memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
2379                 INIT_LIST_HEAD(&req->link_list);
2380                 *link = req;
2381         } else {
2382                 io_queue_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2383         }
2384 }
2385
2386 /*
2387  * Batched submission is done, ensure local IO is flushed out.
2388  */
2389 static void io_submit_state_end(struct io_submit_state *state)
2390 {
2391         blk_finish_plug(&state->plug);
2392         io_file_put(state);
2393         if (state->free_reqs)
2394                 kmem_cache_free_bulk(req_cachep, state->free_reqs,
2395                                         &state->reqs[state->cur_req]);
2396 }
2397
2398 /*
2399  * Start submission side cache.
2400  */
2401 static void io_submit_state_start(struct io_submit_state *state,
2402                                   struct io_ring_ctx *ctx, unsigned max_ios)
2403 {
2404         blk_start_plug(&state->plug);
2405         state->free_reqs = 0;
2406         state->file = NULL;
2407         state->ios_left = max_ios;
2408 }
2409
2410 static void io_commit_sqring(struct io_ring_ctx *ctx)
2411 {
2412         struct io_rings *rings = ctx->rings;
2413
2414         if (ctx->cached_sq_head != READ_ONCE(rings->sq.head)) {
2415                 /*
2416                  * Ensure any loads from the SQEs are done at this point,
2417                  * since once we write the new head, the application could
2418                  * write new data to them.
2419                  */
2420                 smp_store_release(&rings->sq.head, ctx->cached_sq_head);
2421         }
2422 }
2423
2424 /*
2425  * Fetch an sqe, if one is available. Note that s->sqe will point to memory
2426  * that is mapped by userspace. This means that care needs to be taken to
2427  * ensure that reads are stable, as we cannot rely on userspace always
2428  * being a good citizen. If members of the sqe are validated and then later
2429  * used, it's important that those reads are done through READ_ONCE() to
2430  * prevent a re-load down the line.
2431  */
2432 static bool io_get_sqring(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *s)
2433 {
2434         struct io_rings *rings = ctx->rings;
2435         u32 *sq_array = ctx->sq_array;
2436         unsigned head;
2437
2438         /*
2439          * The cached sq head (or cq tail) serves two purposes:
2440          *
2441          * 1) allows us to batch the cost of updating the user visible
2442          *    head updates.
2443          * 2) allows the kernel side to track the head on its own, even
2444          *    though the application is the one updating it.
2445          */
2446         head = ctx->cached_sq_head;
2447         /* make sure SQ entry isn't read before tail */
2448         if (head == smp_load_acquire(&rings->sq.tail))
2449                 return false;
2450
2451         head = READ_ONCE(sq_array[head & ctx->sq_mask]);
2452         if (head < ctx->sq_entries) {
2453                 s->index = head;
2454                 s->sqe = &ctx->sq_sqes[head];
2455                 s->sequence = ctx->cached_sq_head;
2456                 ctx->cached_sq_head++;
2457                 return true;
2458         }
2459
2460         /* drop invalid entries */
2461         ctx->cached_sq_head++;
2462         rings->sq_dropped++;
2463         return false;
2464 }
2465
2466 static int io_submit_sqes(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *sqes,
2467                           unsigned int nr, bool has_user, bool mm_fault)
2468 {
2469         struct io_submit_state state, *statep = NULL;
2470         struct io_kiocb *link = NULL;
2471         struct io_kiocb *shadow_req = NULL;
2472         bool prev_was_link = false;
2473         int i, submitted = 0;
2474
2475         if (nr > IO_PLUG_THRESHOLD) {
2476                 io_submit_state_start(&state, ctx, nr);
2477                 statep = &state;
2478         }
2479
2480         for (i = 0; i < nr; i++) {
2481                 /*
2482                  * If previous wasn't linked and we have a linked command,
2483                  * that's the end of the chain. Submit the previous link.
2484                  */
2485                 if (!prev_was_link && link) {
2486                         io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req,
2487                                                 true);
2488                         link = NULL;
2489                         shadow_req = NULL;
2490                 }
2491                 prev_was_link = (sqes[i].sqe->flags & IOSQE_IO_LINK) != 0;
2492
2493                 if (link && (sqes[i].sqe->flags & IOSQE_IO_DRAIN)) {
2494                         if (!shadow_req) {
2495                                 shadow_req = io_get_req(ctx, NULL);
2496                                 if (unlikely(!shadow_req))
2497                                         goto out;
2498                                 shadow_req->flags |= (REQ_F_IO_DRAIN | REQ_F_SHADOW_DRAIN);
2499                                 refcount_dec(&shadow_req->refs);
2500                         }
2501                         shadow_req->sequence = sqes[i].sequence;
2502                 }
2503
2504 out:
2505                 if (unlikely(mm_fault)) {
2506                         io_cqring_add_event(ctx, sqes[i].sqe->user_data,
2507                                                 -EFAULT);
2508                 } else {
2509                         sqes[i].has_user = has_user;
2510                         sqes[i].needs_lock = true;
2511                         sqes[i].needs_fixed_file = true;
2512                         io_submit_sqe(ctx, &sqes[i], statep, &link, true);
2513                         submitted++;
2514                 }
2515         }
2516
2517         if (link)
2518                 io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req, true);
2519         if (statep)
2520                 io_submit_state_end(&state);
2521
2522         return submitted;
2523 }
2524
2525 static int io_sq_thread(void *data)
2526 {
2527         struct sqe_submit sqes[IO_IOPOLL_BATCH];
2528         struct io_ring_ctx *ctx = data;
2529         struct mm_struct *cur_mm = NULL;
2530         mm_segment_t old_fs;
2531         DEFINE_WAIT(wait);
2532         unsigned inflight;
2533         unsigned long timeout;
2534
2535         complete(&ctx->sqo_thread_started);
2536
2537         old_fs = get_fs();
2538         set_fs(USER_DS);
2539
2540         timeout = inflight = 0;
2541         while (!kthread_should_park()) {
2542                 bool all_fixed, mm_fault = false;
2543                 int i;
2544
2545                 if (inflight) {
2546                         unsigned nr_events = 0;
2547
2548                         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
2549                                 io_iopoll_check(ctx, &nr_events, 0);
2550                         } else {
2551                                 /*
2552                                  * Normal IO, just pretend everything completed.
2553                                  * We don't have to poll completions for that.
2554                                  */
2555                                 nr_events = inflight;
2556                         }
2557
2558                         inflight -= nr_events;
2559                         if (!inflight)
2560                                 timeout = jiffies + ctx->sq_thread_idle;
2561                 }
2562
2563                 if (!io_get_sqring(ctx, &sqes[0])) {
2564                         /*
2565                          * We're polling. If we're within the defined idle
2566                          * period, then let us spin without work before going
2567                          * to sleep.
2568                          */
2569                         if (inflight || !time_after(jiffies, timeout)) {
2570                                 cond_resched();
2571                                 continue;
2572                         }
2573
2574                         /*
2575                          * Drop cur_mm before scheduling, we can't hold it for
2576                          * long periods (or over schedule()). Do this before
2577                          * adding ourselves to the waitqueue, as the unuse/drop
2578                          * may sleep.
2579                          */
2580                         if (cur_mm) {
2581                                 unuse_mm(cur_mm);
2582                                 mmput(cur_mm);
2583                                 cur_mm = NULL;
2584                         }
2585
2586                         prepare_to_wait(&ctx->sqo_wait, &wait,
2587                                                 TASK_INTERRUPTIBLE);
2588
2589                         /* Tell userspace we may need a wakeup call */
2590                         ctx->rings->sq_flags |= IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
2591                         /* make sure to read SQ tail after writing flags */
2592                         smp_mb();
2593
2594                         if (!io_get_sqring(ctx, &sqes[0])) {
2595                                 if (kthread_should_park()) {
2596                                         finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
2597                                         break;
2598                                 }
2599                                 if (signal_pending(current))
2600                                         flush_signals(current);
2601                                 schedule();
2602                                 finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
2603
2604                                 ctx->rings->sq_flags &= ~IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
2605                                 continue;
2606                         }
2607                         finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
2608
2609                         ctx->rings->sq_flags &= ~IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
2610                 }
2611
2612                 i = 0;
2613                 all_fixed = true;
2614                 do {
2615                         if (all_fixed && io_sqe_needs_user(sqes[i].sqe))
2616                                 all_fixed = false;
2617
2618                         i++;
2619                         if (i == ARRAY_SIZE(sqes))
2620                                 break;
2621                 } while (io_get_sqring(ctx, &sqes[i]));
2622
2623                 /* Unless all new commands are FIXED regions, grab mm */
2624                 if (!all_fixed && !cur_mm) {
2625                         mm_fault = !mmget_not_zero(ctx->sqo_mm);
2626                         if (!mm_fault) {
2627                                 use_mm(ctx->sqo_mm);
2628                                 cur_mm = ctx->sqo_mm;
2629                         }
2630                 }
2631
2632                 inflight += io_submit_sqes(ctx, sqes, i, cur_mm != NULL,
2633                                                 mm_fault);
2634
2635                 /* Commit SQ ring head once we've consumed all SQEs */
2636                 io_commit_sqring(ctx);
2637         }
2638
2639         set_fs(old_fs);
2640         if (cur_mm) {
2641                 unuse_mm(cur_mm);
2642                 mmput(cur_mm);
2643         }
2644
2645         kthread_parkme();
2646
2647         return 0;
2648 }
2649
2650 static int io_ring_submit(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int to_submit,
2651                           bool block_for_last)
2652 {
2653         struct io_submit_state state, *statep = NULL;
2654         struct io_kiocb *link = NULL;
2655         struct io_kiocb *shadow_req = NULL;
2656         bool prev_was_link = false;
2657         int i, submit = 0;
2658
2659         if (to_submit > IO_PLUG_THRESHOLD) {
2660                 io_submit_state_start(&state, ctx, to_submit);
2661                 statep = &state;
2662         }
2663
2664         for (i = 0; i < to_submit; i++) {
2665                 bool force_nonblock = true;
2666                 struct sqe_submit s;
2667
2668                 if (!io_get_sqring(ctx, &s))
2669                         break;
2670
2671                 /*
2672                  * If previous wasn't linked and we have a linked command,
2673                  * that's the end of the chain. Submit the previous link.
2674                  */
2675                 if (!prev_was_link && link) {
2676                         io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req,
2677                                                 force_nonblock);
2678                         link = NULL;
2679                         shadow_req = NULL;
2680                 }
2681                 prev_was_link = (s.sqe->flags & IOSQE_IO_LINK) != 0;
2682
2683                 if (link && (s.sqe->flags & IOSQE_IO_DRAIN)) {
2684                         if (!shadow_req) {
2685                                 shadow_req = io_get_req(ctx, NULL);
2686                                 if (unlikely(!shadow_req))
2687                                         goto out;
2688                                 shadow_req->flags |= (REQ_F_IO_DRAIN | REQ_F_SHADOW_DRAIN);
2689                                 refcount_dec(&shadow_req->refs);
2690                         }
2691                         shadow_req->sequence = s.sequence;
2692                 }
2693
2694 out:
2695                 s.has_user = true;
2696                 s.needs_lock = false;
2697                 s.needs_fixed_file = false;
2698                 submit++;
2699
2700                 /*
2701                  * The caller will block for events after submit, submit the
2702                  * last IO non-blocking. This is either the only IO it's
2703                  * submitting, or it already submitted the previous ones. This
2704                  * improves performance by avoiding an async punt that we don't
2705                  * need to do.
2706                  */
2707                 if (block_for_last && submit == to_submit)
2708                         force_nonblock = false;
2709
2710                 io_submit_sqe(ctx, &s, statep, &link, force_nonblock);
2711         }
2712         io_commit_sqring(ctx);
2713
2714         if (link)
2715                 io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req,
2716                                         block_for_last);
2717         if (statep)
2718                 io_submit_state_end(statep);
2719
2720         return submit;
2721 }
2722
2723 /*
2724  * Wait until events become available, if we don't already have some. The
2725  * application must reap them itself, as they reside on the shared cq ring.
2726  */
2727 static int io_cqring_wait(struct io_ring_ctx *ctx, int min_events,
2728                           const sigset_t __user *sig, size_t sigsz)
2729 {
2730         struct io_rings *rings = ctx->rings;
2731         unsigned nr_timeouts;
2732         int ret;
2733
2734         if (io_cqring_events(rings) >= min_events)
2735                 return 0;
2736
2737         if (sig) {
2738 #ifdef CONFIG_COMPAT
2739                 if (in_compat_syscall())
2740                         ret = set_compat_user_sigmask((const compat_sigset_t __user *)sig,
2741                                                       sigsz);
2742                 else
2743 #endif
2744                         ret = set_user_sigmask(sig, sigsz);
2745
2746                 if (ret)
2747                         return ret;
2748         }
2749
2750         nr_timeouts = atomic_read(&ctx->cq_timeouts);
2751         /*
2752          * Return if we have enough events, or if a timeout occured since
2753          * we started waiting. For timeouts, we always want to return to
2754          * userspace.
2755          */
2756         ret = wait_event_interruptible(ctx->wait,
2757                                 io_cqring_events(rings) >= min_events ||
2758                                 atomic_read(&ctx->cq_timeouts) != nr_timeouts);
2759         restore_saved_sigmask_unless(ret == -ERESTARTSYS);
2760         if (ret == -ERESTARTSYS)
2761                 ret = -EINTR;
2762
2763         return READ_ONCE(rings->cq.head) == READ_ONCE(rings->cq.tail) ? ret : 0;
2764 }
2765
2766 static void __io_sqe_files_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
2767 {
2768 #if defined(CONFIG_UNIX)
2769         if (ctx->ring_sock) {
2770                 struct sock *sock = ctx->ring_sock->sk;
2771                 struct sk_buff *skb;
2772
2773                 while ((skb = skb_dequeue(&sock->sk_receive_queue)) != NULL)
2774                         kfree_skb(skb);
2775         }
2776 #else
2777         int i;
2778
2779         for (i = 0; i < ctx->nr_user_files; i++)
2780                 fput(ctx->user_files[i]);
2781 #endif
2782 }
2783
2784 static int io_sqe_files_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
2785 {
2786         if (!ctx->user_files)
2787                 return -ENXIO;
2788
2789         __io_sqe_files_unregister(ctx);
2790         kfree(ctx->user_files);
2791         ctx->user_files = NULL;
2792         ctx->nr_user_files = 0;
2793         return 0;
2794 }
2795
2796 static void io_sq_thread_stop(struct io_ring_ctx *ctx)
2797 {
2798         if (ctx->sqo_thread) {
2799                 wait_for_completion(&ctx->sqo_thread_started);
2800                 /*
2801                  * The park is a bit of a work-around, without it we get
2802                  * warning spews on shutdown with SQPOLL set and affinity
2803                  * set to a single CPU.
2804                  */
2805                 kthread_park(ctx->sqo_thread);
2806                 kthread_stop(ctx->sqo_thread);
2807                 ctx->sqo_thread = NULL;
2808         }
2809 }
2810
2811 static void io_finish_async(struct io_ring_ctx *ctx)
2812 {
2813         int i;
2814
2815         io_sq_thread_stop(ctx);
2816
2817         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ctx->sqo_wq); i++) {
2818                 if (ctx->sqo_wq[i]) {
2819                         destroy_workqueue(ctx->sqo_wq[i]);
2820                         ctx->sqo_wq[i] = NULL;
2821                 }
2822         }
2823 }
2824
2825 #if defined(CONFIG_UNIX)
2826 static void io_destruct_skb(struct sk_buff *skb)
2827 {
2828         struct io_ring_ctx *ctx = skb->sk->sk_user_data;
2829
2830         io_finish_async(ctx);
2831         unix_destruct_scm(skb);
2832 }
2833
2834 /*
2835  * Ensure the UNIX gc is aware of our file set, so we are certain that
2836  * the io_uring can be safely unregistered on process exit, even if we have
2837  * loops in the file referencing.
2838  */
2839 static int __io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx, int nr, int offset)
2840 {
2841         struct sock *sk = ctx->ring_sock->sk;
2842         struct scm_fp_list *fpl;
2843         struct sk_buff *skb;
2844         int i;
2845
2846         if (!capable(CAP_SYS_RESOURCE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
2847                 unsigned long inflight = ctx->user->unix_inflight + nr;
2848
2849                 if (inflight > task_rlimit(current, RLIMIT_NOFILE))
2850                         return -EMFILE;
2851         }
2852
2853         fpl = kzalloc(sizeof(*fpl), GFP_KERNEL);
2854         if (!fpl)
2855                 return -ENOMEM;
2856
2857         skb = alloc_skb(0, GFP_KERNEL);
2858         if (!skb) {
2859                 kfree(fpl);
2860                 return -ENOMEM;
2861         }
2862
2863         skb->sk = sk;
2864         skb->destructor = io_destruct_skb;
2865
2866         fpl->user = get_uid(ctx->user);
2867         for (i = 0; i < nr; i++) {
2868                 fpl->fp[i] = get_file(ctx->user_files[i + offset]);
2869                 unix_inflight(fpl->user, fpl->fp[i]);
2870         }
2871
2872         fpl->max = fpl->count = nr;
2873         UNIXCB(skb).fp = fpl;
2874         refcount_add(skb->truesize, &sk->sk_wmem_alloc);
2875         skb_queue_head(&sk->sk_receive_queue, skb);
2876
2877         for (i = 0; i < nr; i++)
2878                 fput(fpl->fp[i]);
2879
2880         return 0;
2881 }
2882
2883 /*
2884  * If UNIX sockets are enabled, fd passing can cause a reference cycle which
2885  * causes regular reference counting to break down. We rely on the UNIX
2886  * garbage collection to take care of this problem for us.
2887  */
2888 static int io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx)
2889 {
2890         unsigned left, total;
2891         int ret = 0;
2892
2893         total = 0;
2894         left = ctx->nr_user_files;
2895         while (left) {
2896                 unsigned this_files = min_t(unsigned, left, SCM_MAX_FD);
2897
2898                 ret = __io_sqe_files_scm(ctx, this_files, total);
2899                 if (ret)
2900                         break;
2901                 left -= this_files;
2902                 total += this_files;
2903         }
2904
2905         if (!ret)
2906                 return 0;
2907
2908         while (total < ctx->nr_user_files) {
2909                 fput(ctx->user_files[total]);
2910                 total++;
2911         }
2912
2913         return ret;
2914 }
2915 #else
2916 static int io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx)
2917 {
2918         return 0;
2919 }
2920 #endif
2921
2922 static int io_sqe_files_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg,
2923                                  unsigned nr_args)
2924 {
2925         __s32 __user *fds = (__s32 __user *) arg;
2926         int fd, ret = 0;
2927         unsigned i;
2928
2929         if (ctx->user_files)
2930                 return -EBUSY;
2931         if (!nr_args)
2932                 return -EINVAL;
2933         if (nr_args > IORING_MAX_FIXED_FILES)
2934                 return -EMFILE;
2935
2936         ctx->user_files = kcalloc(nr_args, sizeof(struct file *), GFP_KERNEL);
2937         if (!ctx->user_files)
2938                 return -ENOMEM;
2939
2940         for (i = 0; i < nr_args; i++) {
2941                 ret = -EFAULT;
2942                 if (copy_from_user(&fd, &fds[i], sizeof(fd)))
2943                         break;
2944
2945                 ctx->user_files[i] = fget(fd);
2946
2947                 ret = -EBADF;
2948                 if (!ctx->user_files[i])
2949                         break;
2950                 /*
2951                  * Don't allow io_uring instances to be registered. If UNIX
2952                  * isn't enabled, then this causes a reference cycle and this
2953                  * instance can never get freed. If UNIX is enabled we'll
2954                  * handle it just fine, but there's still no point in allowing
2955                  * a ring fd as it doesn't support regular read/write anyway.
2956                  */
2957                 if (ctx->user_files[i]->f_op == &io_uring_fops) {
2958                         fput(ctx->user_files[i]);
2959                         break;
2960                 }
2961                 ctx->nr_user_files++;
2962                 ret = 0;
2963         }
2964
2965         if (ret) {
2966                 for (i = 0; i < ctx->nr_user_files; i++)
2967                         fput(ctx->user_files[i]);
2968
2969                 kfree(ctx->user_files);
2970                 ctx->user_files = NULL;
2971                 ctx->nr_user_files = 0;
2972                 return ret;
2973         }
2974
2975         ret = io_sqe_files_scm(ctx);
2976         if (ret)
2977                 io_sqe_files_unregister(ctx);
2978
2979         return ret;
2980 }
2981
2982 static int io_sq_offload_start(struct io_ring_ctx *ctx,
2983                                struct io_uring_params *p)
2984 {
2985         int ret;
2986
2987         init_waitqueue_head(&ctx->sqo_wait);
2988         mmgrab(current->mm);
2989         ctx->sqo_mm = current->mm;
2990
2991         if (ctx->flags & IORING_SETUP_SQPOLL) {
2992                 ret = -EPERM;
2993                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
2994                         goto err;
2995
2996                 ctx->sq_thread_idle = msecs_to_jiffies(p->sq_thread_idle);
2997                 if (!ctx->sq_thread_idle)
2998                         ctx->sq_thread_idle = HZ;
2999
3000                 if (p->flags & IORING_SETUP_SQ_AFF) {
3001                         int cpu = p->sq_thread_cpu;
3002
3003                         ret = -EINVAL;
3004                         if (cpu >= nr_cpu_ids)
3005                                 goto err;
3006                         if (!cpu_online(cpu))
3007                                 goto err;
3008
3009                         ctx->sqo_thread = kthread_create_on_cpu(io_sq_thread,
3010                                                         ctx, cpu,
3011                                                         "io_uring-sq");
3012                 } else {
3013                         ctx->sqo_thread = kthread_create(io_sq_thread, ctx,
3014                                                         "io_uring-sq");
3015                 }
3016                 if (IS_ERR(ctx->sqo_thread)) {
3017                         ret = PTR_ERR(ctx->sqo_thread);
3018                         ctx->sqo_thread = NULL;
3019                         goto err;
3020                 }
3021                 wake_up_process(ctx->sqo_thread);
3022         } else if (p->flags & IORING_SETUP_SQ_AFF) {
3023                 /* Can't have SQ_AFF without SQPOLL */
3024                 ret = -EINVAL;
3025                 goto err;
3026         }
3027
3028         /* Do QD, or 2 * CPUS, whatever is smallest */
3029         ctx->sqo_wq[0] = alloc_workqueue("io_ring-wq",
3030                         WQ_UNBOUND | WQ_FREEZABLE,
3031                         min(ctx->sq_entries - 1, 2 * num_online_cpus()));
3032         if (!ctx->sqo_wq[0]) {
3033                 ret = -ENOMEM;
3034                 goto err;
3035         }
3036
3037         /*
3038          * This is for buffered writes, where we want to limit the parallelism
3039          * due to file locking in file systems. As "normal" buffered writes
3040          * should parellelize on writeout quite nicely, limit us to having 2
3041          * pending. This avoids massive contention on the inode when doing
3042          * buffered async writes.
3043          */
3044         ctx->sqo_wq[1] = alloc_workqueue("io_ring-write-wq",
3045                                                 WQ_UNBOUND | WQ_FREEZABLE, 2);
3046         if (!ctx->sqo_wq[1]) {
3047                 ret = -ENOMEM;
3048                 goto err;
3049         }
3050
3051         return 0;
3052 err:
3053         io_finish_async(ctx);
3054         mmdrop(ctx->sqo_mm);
3055         ctx->sqo_mm = NULL;
3056         return ret;
3057 }
3058
3059 static void io_unaccount_mem(struct user_struct *user, unsigned long nr_pages)
3060 {
3061         atomic_long_sub(nr_pages, &user->locked_vm);
3062 }
3063
3064 static int io_account_mem(struct user_struct *user, unsigned long nr_pages)
3065 {
3066         unsigned long page_limit, cur_pages, new_pages;
3067
3068         /* Don't allow more pages than we can safely lock */
3069         page_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
3070
3071         do {
3072                 cur_pages = atomic_long_read(&user->locked_vm);
3073                 new_pages = cur_pages + nr_pages;
3074                 if (new_pages > page_limit)
3075                         return -ENOMEM;
3076         } while (atomic_long_cmpxchg(&user->locked_vm, cur_pages,
3077                                         new_pages) != cur_pages);
3078
3079         return 0;
3080 }
3081
3082 static void io_mem_free(void *ptr)
3083 {
3084         struct page *page;
3085
3086         if (!ptr)
3087                 return;
3088
3089         page = virt_to_head_page(ptr);
3090         if (put_page_testzero(page))
3091                 free_compound_page(page);
3092 }
3093
3094 static void *io_mem_alloc(size_t size)
3095 {
3096         gfp_t gfp_flags = GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | __GFP_NOWARN | __GFP_COMP |
3097                                 __GFP_NORETRY;
3098
3099         return (void *) __get_free_pages(gfp_flags, get_order(size));
3100 }
3101
3102 static unsigned long rings_size(unsigned sq_entries, unsigned cq_entries,
3103                                 size_t *sq_offset)
3104 {
3105         struct io_rings *rings;
3106         size_t off, sq_array_size;
3107
3108         off = struct_size(rings, cqes, cq_entries);
3109         if (off == SIZE_MAX)
3110                 return SIZE_MAX;
3111
3112 #ifdef CONFIG_SMP
3113         off = ALIGN(off, SMP_CACHE_BYTES);
3114         if (off == 0)
3115                 return SIZE_MAX;
3116 #endif
3117
3118         sq_array_size = array_size(sizeof(u32), sq_entries);
3119         if (sq_array_size == SIZE_MAX)
3120                 return SIZE_MAX;
3121
3122         if (check_add_overflow(off, sq_array_size, &off))
3123                 return SIZE_MAX;
3124
3125         if (sq_offset)
3126                 *sq_offset = off;
3127
3128         return off;
3129 }
3130
3131 static unsigned long ring_pages(unsigned sq_entries, unsigned cq_entries)
3132 {
3133         size_t pages;
3134
3135         pages = (size_t)1 << get_order(
3136                 rings_size(sq_entries, cq_entries, NULL));
3137         pages += (size_t)1 << get_order(
3138                 array_size(sizeof(struct io_uring_sqe), sq_entries));
3139
3140         return pages;
3141 }
3142
3143 static int io_sqe_buffer_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
3144 {
3145         int i, j;
3146
3147         if (!ctx->user_bufs)
3148                 return -ENXIO;
3149
3150         for (i = 0; i < ctx->nr_user_bufs; i++) {
3151                 struct io_mapped_ubuf *imu = &ctx->user_bufs[i];
3152
3153                 for (j = 0; j < imu->nr_bvecs; j++)
3154                         put_user_page(imu->bvec[j].bv_page);
3155
3156                 if (ctx->account_mem)
3157                         io_unaccount_mem(ctx->user, imu->nr_bvecs);
3158                 kvfree(imu->bvec);
3159                 imu->nr_bvecs = 0;
3160         }
3161
3162         kfree(ctx->user_bufs);
3163         ctx->user_bufs = NULL;
3164         ctx->nr_user_bufs = 0;
3165         return 0;
3166 }
3167
3168 static int io_copy_iov(struct io_ring_ctx *ctx, struct iovec *dst,
3169                        void __user *arg, unsigned index)
3170 {
3171         struct iovec __user *src;
3172
3173 #ifdef CONFIG_COMPAT
3174         if (ctx->compat) {
3175                 struct compat_iovec __user *ciovs;
3176                 struct compat_iovec ciov;
3177
3178                 ciovs = (struct compat_iovec __user *) arg;
3179                 if (copy_from_user(&ciov, &ciovs[index], sizeof(ciov)))
3180                         return -EFAULT;
3181
3182                 dst->iov_base = (void __user *) (unsigned long) ciov.iov_base;
3183                 dst->iov_len = ciov.iov_len;
3184                 return 0;
3185         }
3186 #endif
3187         src = (struct iovec __user *) arg;
3188         if (copy_from_user(dst, &src[index], sizeof(*dst)))
3189                 return -EFAULT;
3190         return 0;
3191 }
3192
3193 static int io_sqe_buffer_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg,
3194                                   unsigned nr_args)
3195 {
3196         struct vm_area_struct **vmas = NULL;
3197         struct page **pages = NULL;
3198         int i, j, got_pages = 0;
3199         int ret = -EINVAL;
3200
3201         if (ctx->user_bufs)
3202                 return -EBUSY;
3203         if (!nr_args || nr_args > UIO_MAXIOV)
3204                 return -EINVAL;
3205
3206         ctx->user_bufs = kcalloc(nr_args, sizeof(struct io_mapped_ubuf),
3207                                         GFP_KERNEL);
3208         if (!ctx->user_bufs)
3209                 return -ENOMEM;
3210
3211         for (i = 0; i < nr_args; i++) {
3212                 struct io_mapped_ubuf *imu = &ctx->user_bufs[i];
3213                 unsigned long off, start, end, ubuf;
3214                 int pret, nr_pages;
3215                 struct iovec iov;
3216                 size_t size;
3217
3218                 ret = io_copy_iov(ctx, &iov, arg, i);
3219                 if (ret)
3220                         goto err;
3221
3222                 /*
3223                  * Don't impose further limits on the size and buffer
3224                  * constraints here, we'll -EINVAL later when IO is
3225                  * submitted if they are wrong.
3226                  */
3227                 ret = -EFAULT;
3228                 if (!iov.iov_base || !iov.iov_len)
3229                         goto err;
3230
3231                 /* arbitrary limit, but we need something */
3232                 if (iov.iov_len > SZ_1G)
3233                         goto err;
3234
3235                 ubuf = (unsigned long) iov.iov_base;
3236                 end = (ubuf + iov.iov_len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3237                 start = ubuf >> PAGE_SHIFT;
3238                 nr_pages = end - start;
3239
3240                 if (ctx->account_mem) {
3241                         ret = io_account_mem(ctx->user, nr_pages);
3242                         if (ret)
3243                                 goto err;
3244                 }
3245
3246                 ret = 0;
3247                 if (!pages || nr_pages > got_pages) {
3248                         kfree(vmas);
3249                         kfree(pages);
3250                         pages = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct page *),
3251                                                 GFP_KERNEL);
3252                         vmas = kvmalloc_array(nr_pages,
3253                                         sizeof(struct vm_area_struct *),
3254                                         GFP_KERNEL);
3255                         if (!pages || !vmas) {
3256                                 ret = -ENOMEM;
3257                                 if (ctx->account_mem)
3258                                         io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
3259                                 goto err;
3260                         }
3261                         got_pages = nr_pages;
3262                 }
3263
3264                 imu->bvec = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct bio_vec),
3265                                                 GFP_KERNEL);
3266                 ret = -ENOMEM;
3267                 if (!imu->bvec) {
3268                         if (ctx->account_mem)
3269                                 io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
3270                         goto err;
3271                 }
3272
3273                 ret = 0;
3274                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
3275                 pret = get_user_pages(ubuf, nr_pages,
3276                                       FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM,
3277                                       pages, vmas);
3278                 if (pret == nr_pages) {
3279                         /* don't support file backed memory */
3280                         for (j = 0; j < nr_pages; j++) {
3281                                 struct vm_area_struct *vma = vmas[j];
3282
3283                                 if (vma->vm_file &&
3284                                     !is_file_hugepages(vma->vm_file)) {
3285                                         ret = -EOPNOTSUPP;
3286                                         break;
3287                                 }
3288                         }
3289                 } else {
3290                         ret = pret < 0 ? pret : -EFAULT;
3291                 }
3292                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
3293                 if (ret) {
3294                         /*
3295                          * if we did partial map, or found file backed vmas,
3296                          * release any pages we did get
3297                          */
3298                         if (pret > 0)
3299                                 put_user_pages(pages, pret);
3300                         if (ctx->account_mem)
3301                                 io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
3302                         kvfree(imu->bvec);
3303                         goto err;
3304                 }
3305
3306                 off = ubuf & ~PAGE_MASK;
3307                 size = iov.iov_len;
3308                 for (j = 0; j < nr_pages; j++) {
3309                         size_t vec_len;
3310
3311                         vec_len = min_t(size_t, size, PAGE_SIZE - off);
3312                         imu->bvec[j].bv_page = pages[j];
3313                         imu->bvec[j].bv_len = vec_len;
3314                         imu->bvec[j].bv_offset = off;
3315                         off = 0;
3316                         size -= vec_len;
3317                 }
3318                 /* store original address for later verification */
3319                 imu->ubuf = ubuf;
3320                 imu->len = iov.iov_len;
3321                 imu->nr_bvecs = nr_pages;
3322
3323                 ctx->nr_user_bufs++;
3324         }
3325         kvfree(pages);
3326         kvfree(vmas);
3327         return 0;
3328 err:
3329         kvfree(pages);
3330         kvfree(vmas);
3331         io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3332         return ret;
3333 }
3334
3335 static int io_eventfd_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg)
3336 {
3337         __s32 __user *fds = arg;
3338         int fd;
3339
3340         if (ctx->cq_ev_fd)
3341                 return -EBUSY;
3342
3343         if (copy_from_user(&fd, fds, sizeof(*fds)))
3344                 return -EFAULT;
3345
3346         ctx->cq_ev_fd = eventfd_ctx_fdget(fd);
3347         if (IS_ERR(ctx->cq_ev_fd)) {
3348                 int ret = PTR_ERR(ctx->cq_ev_fd);
3349                 ctx->cq_ev_fd = NULL;
3350                 return ret;
3351         }
3352
3353         return 0;
3354 }
3355
3356 static int io_eventfd_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
3357 {
3358         if (ctx->cq_ev_fd) {
3359                 eventfd_ctx_put(ctx->cq_ev_fd);
3360                 ctx->cq_ev_fd = NULL;
3361                 return 0;
3362         }
3363
3364         return -ENXIO;
3365 }
3366
3367 static void io_ring_ctx_free(struct io_ring_ctx *ctx)
3368 {
3369         io_finish_async(ctx);
3370         if (ctx->sqo_mm)
3371                 mmdrop(ctx->sqo_mm);
3372
3373         io_iopoll_reap_events(ctx);
3374         io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3375         io_sqe_files_unregister(ctx);
3376         io_eventfd_unregister(ctx);
3377
3378 #if defined(CONFIG_UNIX)
3379         if (ctx->ring_sock) {
3380                 ctx->ring_sock->file = NULL; /* so that iput() is called */
3381                 sock_release(ctx->ring_sock);
3382         }
3383 #endif
3384
3385         io_mem_free(ctx->rings);
3386         io_mem_free(ctx->sq_sqes);
3387
3388         percpu_ref_exit(&ctx->refs);
3389         if (ctx->account_mem)
3390                 io_unaccount_mem(ctx->user,
3391                                 ring_pages(ctx->sq_entries, ctx->cq_entries));
3392         free_uid(ctx->user);
3393         kfree(ctx);
3394 }
3395
3396 static __poll_t io_uring_poll(struct file *file, poll_table *wait)
3397 {
3398         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3399         __poll_t mask = 0;
3400
3401         poll_wait(file, &ctx->cq_wait, wait);
3402         /*
3403          * synchronizes with barrier from wq_has_sleeper call in
3404          * io_commit_cqring
3405          */
3406         smp_rmb();
3407         if (READ_ONCE(ctx->rings->sq.tail) - ctx->cached_sq_head !=
3408             ctx->rings->sq_ring_entries)
3409                 mask |= EPOLLOUT | EPOLLWRNORM;
3410         if (READ_ONCE(ctx->rings->sq.head) != ctx->cached_cq_tail)
3411                 mask |= EPOLLIN | EPOLLRDNORM;
3412
3413         return mask;
3414 }
3415
3416 static int io_uring_fasync(int fd, struct file *file, int on)
3417 {
3418         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3419
3420         return fasync_helper(fd, file, on, &ctx->cq_fasync);
3421 }
3422
3423 static void io_ring_ctx_wait_and_kill(struct io_ring_ctx *ctx)
3424 {
3425         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3426         percpu_ref_kill(&ctx->refs);
3427         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3428
3429         io_kill_timeouts(ctx);
3430         io_poll_remove_all(ctx);
3431         io_iopoll_reap_events(ctx);
3432         wait_for_completion(&ctx->ctx_done);
3433         io_ring_ctx_free(ctx);
3434 }
3435
3436 static int io_uring_release(struct inode *inode, struct file *file)
3437 {
3438         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3439
3440         file->private_data = NULL;
3441         io_ring_ctx_wait_and_kill(ctx);
3442         return 0;
3443 }
3444
3445 static int io_uring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3446 {
3447         loff_t offset = (loff_t) vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
3448         unsigned long sz = vma->vm_end - vma->vm_start;
3449         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3450         unsigned long pfn;
3451         struct page *page;
3452         void *ptr;
3453
3454         switch (offset) {
3455         case IORING_OFF_SQ_RING:
3456         case IORING_OFF_CQ_RING:
3457                 ptr = ctx->rings;
3458                 break;
3459         case IORING_OFF_SQES:
3460                 ptr = ctx->sq_sqes;
3461                 break;
3462         default:
3463                 return -EINVAL;
3464         }
3465
3466         page = virt_to_head_page(ptr);
3467         if (sz > (PAGE_SIZE << compound_order(page)))
3468                 return -EINVAL;
3469
3470         pfn = virt_to_phys(ptr) >> PAGE_SHIFT;
3471         return remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, sz, vma->vm_page_prot);
3472 }
3473
3474 SYSCALL_DEFINE6(io_uring_enter, unsigned int, fd, u32, to_submit,
3475                 u32, min_complete, u32, flags, const sigset_t __user *, sig,
3476                 size_t, sigsz)
3477 {
3478         struct io_ring_ctx *ctx;
3479         long ret = -EBADF;
3480         int submitted = 0;
3481         struct fd f;
3482
3483         if (flags & ~(IORING_ENTER_GETEVENTS | IORING_ENTER_SQ_WAKEUP))
3484                 return -EINVAL;
3485
3486         f = fdget(fd);
3487         if (!f.file)
3488                 return -EBADF;
3489
3490         ret = -EOPNOTSUPP;
3491         if (f.file->f_op != &io_uring_fops)
3492                 goto out_fput;
3493
3494         ret = -ENXIO;
3495         ctx = f.file->private_data;
3496         if (!percpu_ref_tryget(&ctx->refs))
3497                 goto out_fput;
3498
3499         /*
3500          * For SQ polling, the thread will do all submissions and completions.
3501          * Just return the requested submit count, and wake the thread if
3502          * we were asked to.
3503          */
3504         ret = 0;
3505         if (ctx->flags & IORING_SETUP_SQPOLL) {
3506                 if (flags & IORING_ENTER_SQ_WAKEUP)
3507                         wake_up(&ctx->sqo_wait);
3508                 submitted = to_submit;
3509         } else if (to_submit) {
3510                 bool block_for_last = false;
3511
3512                 to_submit = min(to_submit, ctx->sq_entries);
3513
3514                 /*
3515                  * Allow last submission to block in a series, IFF the caller
3516                  * asked to wait for events and we don't currently have
3517                  * enough. This potentially avoids an async punt.
3518                  */
3519                 if (to_submit == min_complete &&
3520                     io_cqring_events(ctx->rings) < min_complete)
3521                         block_for_last = true;
3522
3523                 mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3524                 submitted = io_ring_submit(ctx, to_submit, block_for_last);
3525                 mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3526         }
3527         if (flags & IORING_ENTER_GETEVENTS) {
3528                 unsigned nr_events = 0;
3529
3530                 min_complete = min(min_complete, ctx->cq_entries);
3531
3532                 if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
3533                         ret = io_iopoll_check(ctx, &nr_events, min_complete);
3534                 } else {
3535                         ret = io_cqring_wait(ctx, min_complete, sig, sigsz);
3536                 }
3537         }
3538
3539         io_ring_drop_ctx_refs(ctx, 1);
3540 out_fput:
3541         fdput(f);
3542         return submitted ? submitted : ret;
3543 }
3544
3545 static const struct file_operations io_uring_fops = {
3546         .release        = io_uring_release,
3547         .mmap           = io_uring_mmap,
3548         .poll           = io_uring_poll,
3549         .fasync         = io_uring_fasync,
3550 };
3551
3552 static int io_allocate_scq_urings(struct io_ring_ctx *ctx,
3553                                   struct io_uring_params *p)
3554 {
3555         struct io_rings *rings;
3556         size_t size, sq_array_offset;
3557
3558         size = rings_size(p->sq_entries, p->cq_entries, &sq_array_offset);
3559         if (size == SIZE_MAX)
3560                 return -EOVERFLOW;
3561
3562         rings = io_mem_alloc(size);
3563         if (!rings)
3564                 return -ENOMEM;
3565
3566         ctx->rings = rings;
3567         ctx->sq_array = (u32 *)((char *)rings + sq_array_offset);
3568         rings->sq_ring_mask = p->sq_entries - 1;
3569         rings->cq_ring_mask = p->cq_entries - 1;
3570         rings->sq_ring_entries = p->sq_entries;
3571         rings->cq_ring_entries = p->cq_entries;
3572         ctx->sq_mask = rings->sq_ring_mask;
3573         ctx->cq_mask = rings->cq_ring_mask;
3574         ctx->sq_entries = rings->sq_ring_entries;
3575         ctx->cq_entries = rings->cq_ring_entries;
3576
3577         size = array_size(sizeof(struct io_uring_sqe), p->sq_entries);
3578         if (size == SIZE_MAX)
3579                 return -EOVERFLOW;
3580
3581         ctx->sq_sqes = io_mem_alloc(size);
3582         if (!ctx->sq_sqes)
3583                 return -ENOMEM;
3584
3585         return 0;
3586 }
3587
3588 /*
3589  * Allocate an anonymous fd, this is what constitutes the application
3590  * visible backing of an io_uring instance. The application mmaps this
3591  * fd to gain access to the SQ/CQ ring details. If UNIX sockets are enabled,
3592  * we have to tie this fd to a socket for file garbage collection purposes.
3593  */
3594 static int io_uring_get_fd(struct io_ring_ctx *ctx)
3595 {
3596         struct file *file;
3597         int ret;
3598
3599 #if defined(CONFIG_UNIX)
3600         ret = sock_create_kern(&init_net, PF_UNIX, SOCK_RAW, IPPROTO_IP,
3601                                 &ctx->ring_sock);
3602         if (ret)
3603                 return ret;
3604 #endif
3605
3606         ret = get_unused_fd_flags(O_RDWR | O_CLOEXEC);
3607         if (ret < 0)
3608                 goto err;
3609
3610         file = anon_inode_getfile("[io_uring]", &io_uring_fops, ctx,
3611                                         O_RDWR | O_CLOEXEC);
3612         if (IS_ERR(file)) {
3613                 put_unused_fd(ret);
3614                 ret = PTR_ERR(file);
3615                 goto err;
3616         }
3617
3618 #if defined(CONFIG_UNIX)
3619         ctx->ring_sock->file = file;
3620         ctx->ring_sock->sk->sk_user_data = ctx;
3621 #endif
3622         fd_install(ret, file);
3623         return ret;
3624 err:
3625 #if defined(CONFIG_UNIX)
3626         sock_release(ctx->ring_sock);
3627         ctx->ring_sock = NULL;
3628 #endif
3629         return ret;
3630 }
3631
3632 static int io_uring_create(unsigned entries, struct io_uring_params *p)
3633 {
3634         struct user_struct *user = NULL;
3635         struct io_ring_ctx *ctx;
3636         bool account_mem;
3637         int ret;
3638
3639         if (!entries || entries > IORING_MAX_ENTRIES)
3640                 return -EINVAL;
3641
3642         /*
3643          * Use twice as many entries for the CQ ring. It's possible for the
3644          * application to drive a higher depth than the size of the SQ ring,
3645          * since the sqes are only used at submission time. This allows for
3646          * some flexibility in overcommitting a bit.
3647          */
3648         p->sq_entries = roundup_pow_of_two(entries);
3649         p->cq_entries = 2 * p->sq_entries;
3650
3651         user = get_uid(current_user());
3652         account_mem = !capable(CAP_IPC_LOCK);
3653
3654         if (account_mem) {
3655                 ret = io_account_mem(user,
3656                                 ring_pages(p->sq_entries, p->cq_entries));
3657                 if (ret) {
3658                         free_uid(user);
3659                         return ret;
3660                 }
3661         }
3662
3663         ctx = io_ring_ctx_alloc(p);
3664         if (!ctx) {
3665                 if (account_mem)
3666                         io_unaccount_mem(user, ring_pages(p->sq_entries,
3667                                                                 p->cq_entries));
3668                 free_uid(user);
3669                 return -ENOMEM;
3670         }
3671         ctx->compat = in_compat_syscall();
3672         ctx->account_mem = account_mem;
3673         ctx->user = user;
3674
3675         ret = io_allocate_scq_urings(ctx, p);
3676         if (ret)
3677                 goto err;
3678
3679         ret = io_sq_offload_start(ctx, p);
3680         if (ret)
3681                 goto err;
3682
3683         ret = io_uring_get_fd(ctx);
3684         if (ret < 0)
3685                 goto err;
3686
3687         memset(&p->sq_off, 0, sizeof(p->sq_off));
3688         p->sq_off.head = offsetof(struct io_rings, sq.head);
3689         p->sq_off.tail = offsetof(struct io_rings, sq.tail);
3690         p->sq_off.ring_mask = offsetof(struct io_rings, sq_ring_mask);
3691         p->sq_off.ring_entries = offsetof(struct io_rings, sq_ring_entries);
3692         p->sq_off.flags = offsetof(struct io_rings, sq_flags);
3693         p->sq_off.dropped = offsetof(struct io_rings, sq_dropped);
3694         p->sq_off.array = (char *)ctx->sq_array - (char *)ctx->rings;
3695
3696         memset(&p->cq_off, 0, sizeof(p->cq_off));
3697         p->cq_off.head = offsetof(struct io_rings, cq.head);
3698         p->cq_off.tail = offsetof(struct io_rings, cq.tail);
3699         p->cq_off.ring_mask = offsetof(struct io_rings, cq_ring_mask);
3700         p->cq_off.ring_entries = offsetof(struct io_rings, cq_ring_entries);
3701         p->cq_off.overflow = offsetof(struct io_rings, cq_overflow);
3702         p->cq_off.cqes = offsetof(struct io_rings, cqes);
3703
3704         p->features = IORING_FEAT_SINGLE_MMAP;
3705         return ret;
3706 err:
3707         io_ring_ctx_wait_and_kill(ctx);
3708         return ret;
3709 }
3710
3711 /*
3712  * Sets up an aio uring context, and returns the fd. Applications asks for a
3713  * ring size, we return the actual sq/cq ring sizes (among other things) in the
3714  * params structure passed in.
3715  */
3716 static long io_uring_setup(u32 entries, struct io_uring_params __user *params)
3717 {
3718         struct io_uring_params p;
3719         long ret;
3720         int i;
3721
3722         if (copy_from_user(&p, params, sizeof(p)))
3723                 return -EFAULT;
3724         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(p.resv); i++) {
3725                 if (p.resv[i])
3726                         return -EINVAL;
3727         }
3728
3729         if (p.flags & ~(IORING_SETUP_IOPOLL | IORING_SETUP_SQPOLL |
3730                         IORING_SETUP_SQ_AFF))
3731                 return -EINVAL;
3732
3733         ret = io_uring_create(entries, &p);
3734         if (ret < 0)
3735                 return ret;
3736
3737         if (copy_to_user(params, &p, sizeof(p)))
3738                 return -EFAULT;
3739
3740         return ret;
3741 }
3742
3743 SYSCALL_DEFINE2(io_uring_setup, u32, entries,
3744                 struct io_uring_params __user *, params)
3745 {
3746         return io_uring_setup(entries, params);
3747 }
3748
3749 static int __io_uring_register(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned opcode,
3750                                void __user *arg, unsigned nr_args)
3751         __releases(ctx->uring_lock)
3752         __acquires(ctx->uring_lock)
3753 {
3754         int ret;
3755
3756         /*
3757          * We're inside the ring mutex, if the ref is already dying, then
3758          * someone else killed the ctx or is already going through
3759          * io_uring_register().
3760          */
3761         if (percpu_ref_is_dying(&ctx->refs))
3762                 return -ENXIO;
3763
3764         percpu_ref_kill(&ctx->refs);
3765
3766         /*
3767          * Drop uring mutex before waiting for references to exit. If another
3768          * thread is currently inside io_uring_enter() it might need to grab
3769          * the uring_lock to make progress. If we hold it here across the drain
3770          * wait, then we can deadlock. It's safe to drop the mutex here, since
3771          * no new references will come in after we've killed the percpu ref.
3772          */
3773         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3774         wait_for_completion(&ctx->ctx_done);
3775         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3776
3777         switch (opcode) {
3778         case IORING_REGISTER_BUFFERS:
3779                 ret = io_sqe_buffer_register(ctx, arg, nr_args);
3780                 break;
3781         case IORING_UNREGISTER_BUFFERS:
3782                 ret = -EINVAL;
3783                 if (arg || nr_args)
3784                         break;
3785                 ret = io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3786                 break;
3787         case IORING_REGISTER_FILES:
3788                 ret = io_sqe_files_register(ctx, arg, nr_args);
3789                 break;
3790         case IORING_UNREGISTER_FILES:
3791                 ret = -EINVAL;
3792                 if (arg || nr_args)
3793                         break;
3794                 ret = io_sqe_files_unregister(ctx);
3795                 break;
3796         case IORING_REGISTER_EVENTFD:
3797                 ret = -EINVAL;
3798                 if (nr_args != 1)
3799                         break;
3800                 ret = io_eventfd_register(ctx, arg);
3801                 break;
3802         case IORING_UNREGISTER_EVENTFD:
3803                 ret = -EINVAL;
3804                 if (arg || nr_args)
3805                         break;
3806                 ret = io_eventfd_unregister(ctx);
3807                 break;
3808         default:
3809                 ret = -EINVAL;
3810                 break;
3811         }
3812
3813         /* bring the ctx back to life */
3814         reinit_completion(&ctx->ctx_done);
3815         percpu_ref_reinit(&ctx->refs);
3816         return ret;
3817 }
3818
3819 SYSCALL_DEFINE4(io_uring_register, unsigned int, fd, unsigned int, opcode,
3820                 void __user *, arg, unsigned int, nr_args)
3821 {
3822         struct io_ring_ctx *ctx;
3823         long ret = -EBADF;
3824         struct fd f;
3825
3826         f = fdget(fd);
3827         if (!f.file)
3828                 return -EBADF;
3829
3830         ret = -EOPNOTSUPP;
3831         if (f.file->f_op != &io_uring_fops)
3832                 goto out_fput;
3833
3834         ctx = f.file->private_data;
3835
3836         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3837         ret = __io_uring_register(ctx, opcode, arg, nr_args);
3838         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3839 out_fput:
3840         fdput(f);
3841         return ret;
3842 }
3843
3844 static int __init io_uring_init(void)
3845 {
3846         req_cachep = KMEM_CACHE(io_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC);
3847         return 0;
3848 };
3849 __initcall(io_uring_init);