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