fs/aio.c

   1 /*
   2  *      An async IO implementation for Linux
   3  *      Written by Benjamin LaHaise <bcrl@kvack.org>
   4  *
   5  *      Implements an efficient asynchronous io interface.
   6  *
   7  *      Copyright 2000, 2001, 2002 Red Hat, Inc.  All Rights Reserved.
   8  *
   9  *      See ../COPYING for licensing terms.
  10  */
  11 #define pr_fmt(fmt) "%s: " fmt, __func__
  12
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/time.h>
  17 #include <linux/aio_abi.h>
  18 #include <linux/export.h>
  19 #include <linux/syscalls.h>
  20 #include <linux/backing-dev.h>
  21 #include <linux/uio.h>
  22
  23 #include <linux/sched.h>
  24 #include <linux/fs.h>
  25 #include <linux/file.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/mman.h>
  28 #include <linux/mmu_context.h>
  29 #include <linux/percpu.h>
  30 #include <linux/slab.h>
  31 #include <linux/timer.h>
  32 #include <linux/aio.h>
  33 #include <linux/highmem.h>
  34 #include <linux/workqueue.h>
  35 #include <linux/security.h>
  36 #include <linux/eventfd.h>
  37 #include <linux/blkdev.h>
  38 #include <linux/compat.h>
  39 #include <linux/migrate.h>
  40 #include <linux/ramfs.h>
  41 #include <linux/percpu-refcount.h>
  42 #include <linux/mount.h>
  43
  44 #include <asm/kmap_types.h>
  45 #include <asm/uaccess.h>
  46
  47 #include "internal.h"
  48
  49 #define AIO_RING_MAGIC                  0xa10a10a1
  50 #define AIO_RING_COMPAT_FEATURES        1
  51 #define AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES      0
  52 struct aio_ring {
  53         unsigned        id;     /* kernel internal index number */
  54         unsigned        nr;     /* number of io_events */
  55         unsigned        head;   /* Written to by userland or under ring_lock
  56                                  * mutex by aio_read_events_ring(). */
  57         unsigned        tail;
  58
  59         unsigned        magic;
  60         unsigned        compat_features;
  61         unsigned        incompat_features;
  62         unsigned        header_length;  /* size of aio_ring */
  63
  64
  65         struct io_event         io_events[0];
  66 }; /* 128 bytes + ring size */
  67
  68 #define AIO_RING_PAGES  8
  69
  70 struct kioctx_table {
  71         struct rcu_head rcu;
  72         unsigned        nr;
  73         struct kioctx   *table[];
  74 };
  75
  76 struct kioctx_cpu {
  77         unsigned                reqs_available;
  78 };
  79
  80 struct kioctx {
  81         struct percpu_ref       users;
  82         atomic_t                dead;
  83
  84         struct percpu_ref       reqs;
  85
  86         unsigned long           user_id;
  87
  88         struct __percpu kioctx_cpu *cpu;
  89
  90         /*
  91          * For percpu reqs_available, number of slots we move to/from global
  92          * counter at a time:
  93          */
  94         unsigned                req_batch;
  95         /*
  96          * This is what userspace passed to io_setup(), it's not used for
  97          * anything but counting against the global max_reqs quota.
  98          *
  99          * The real limit is nr_events - 1, which will be larger (see
 100          * aio_setup_ring())
 101          */
 102         unsigned                max_reqs;
 103
 104         /* Size of ringbuffer, in units of struct io_event */
 105         unsigned                nr_events;
 106
 107         unsigned long           mmap_base;
 108         unsigned long           mmap_size;
 109
 110         struct page             **ring_pages;
 111         long                    nr_pages;
 112
 113         struct work_struct      free_work;
 114
 115         /*
 116          * signals when all in-flight requests are done
 117          */
 118         struct completion *requests_done;
 119
 120         struct {
 121                 /*
 122                  * This counts the number of available slots in the ringbuffer,
 123                  * so we avoid overflowing it: it's decremented (if positive)
 124                  * when allocating a kiocb and incremented when the resulting
 125                  * io_event is pulled off the ringbuffer.
 126                  *
 127                  * We batch accesses to it with a percpu version.
 128                  */
 129                 atomic_t        reqs_available;
 130         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 131
 132         struct {
 133                 spinlock_t      ctx_lock;
 134                 struct list_head active_reqs;   /* used for cancellation */
 135         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 136
 137         struct {
 138                 struct mutex    ring_lock;
 139                 wait_queue_head_t wait;
 140         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 141
 142         struct {
 143                 unsigned        tail;
 144                 unsigned        completed_events;
 145                 spinlock_t      completion_lock;
 146         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 147
 148         struct page             *internal_pages[AIO_RING_PAGES];
 149         struct file             *aio_ring_file;
 150
 151         unsigned                id;
 152 };
 153
 154 /*
 155  * We use ki_cancel == KIOCB_CANCELLED to indicate that a kiocb has been either
 156  * cancelled or completed (this makes a certain amount of sense because
 157  * successful cancellation - io_cancel() - does deliver the completion to
 158  * userspace).
 159  *
 160  * And since most things don't implement kiocb cancellation and we'd really like
 161  * kiocb completion to be lockless when possible, we use ki_cancel to
 162  * synchronize cancellation and completion - we only set it to KIOCB_CANCELLED
 163  * with xchg() or cmpxchg(), see batch_complete_aio() and kiocb_cancel().
 164  */
 165 #define KIOCB_CANCELLED         ((void *) (~0ULL))
 166
 167 struct aio_kiocb {
 168         struct kiocb            common;
 169
 170         struct kioctx           *ki_ctx;
 171         kiocb_cancel_fn         *ki_cancel;
 172
 173         struct iocb __user      *ki_user_iocb;  /* user's aiocb */
 174         __u64                   ki_user_data;   /* user's data for completion */
 175
 176         struct list_head        ki_list;        /* the aio core uses this
 177                                                  * for cancellation */
 178
 179         /*
 180          * If the aio_resfd field of the userspace iocb is not zero,
 181          * this is the underlying eventfd context to deliver events to.
 182          */
 183         struct eventfd_ctx      *ki_eventfd;
 184 };
 185
 186 /*------ sysctl variables----*/
 187 static DEFINE_SPINLOCK(aio_nr_lock);
 188 unsigned long aio_nr;           /* current system wide number of aio requests */
 189 unsigned long aio_max_nr = 0x10000; /* system wide maximum number of aio requests */
 190 /*----end sysctl variables---*/
 191
 192 static struct kmem_cache        *kiocb_cachep;
 193 static struct kmem_cache        *kioctx_cachep;
 194
 195 static struct vfsmount *aio_mnt;
 196
 197 static const struct file_operations aio_ring_fops;
 198 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops;
 199
 200 static struct file *aio_private_file(struct kioctx *ctx, loff_t nr_pages)
 201 {
 202         struct qstr this = QSTR_INIT("[aio]", 5);
 203         struct file *file;
 204         struct path path;
 205         struct inode *inode = alloc_anon_inode(aio_mnt->mnt_sb);
 206         if (IS_ERR(inode))
 207                 return ERR_CAST(inode);
 208
 209         inode->i_mapping->a_ops = &aio_ctx_aops;
 210         inode->i_mapping->private_data = ctx;
 211         inode->i_size = PAGE_SIZE * nr_pages;
 212
 213         path.dentry = d_alloc_pseudo(aio_mnt->mnt_sb, &this);
 214         if (!path.dentry) {
 215                 iput(inode);
 216                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 217         }
 218         path.mnt = mntget(aio_mnt);
 219
 220         d_instantiate(path.dentry, inode);
 221         file = alloc_file(&path, FMODE_READ | FMODE_WRITE, &aio_ring_fops);
 222         if (IS_ERR(file)) {
 223                 path_put(&path);
 224                 return file;
 225         }
 226
 227         file->f_flags = O_RDWR;
 228         return file;
 229 }
 230
 231 static struct dentry *aio_mount(struct file_system_type *fs_type,
 232                                 int flags, const char *dev_name, void *data)
 233 {
 234         static const struct dentry_operations ops = {
 235                 .d_dname        = simple_dname,
 236         };
 237         return mount_pseudo(fs_type, "aio:", NULL, &ops, AIO_RING_MAGIC);
 238 }
 239
 240 /* aio_setup
 241  *      Creates the slab caches used by the aio routines, panic on
 242  *      failure as this is done early during the boot sequence.
 243  */
 244 static int __init aio_setup(void)
 245 {
 246         static struct file_system_type aio_fs = {
 247                 .name           = "aio",
 248                 .mount          = aio_mount,
 249                 .kill_sb        = kill_anon_super,
 250         };
 251         aio_mnt = kern_mount(&aio_fs);
 252         if (IS_ERR(aio_mnt))
 253                 panic("Failed to create aio fs mount.");
 254
 255         kiocb_cachep = KMEM_CACHE(aio_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 256         kioctx_cachep = KMEM_CACHE(kioctx,SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 257
 258         pr_debug("sizeof(struct page) = %zu\n", sizeof(struct page));
 259
 260         return 0;
 261 }
 262 __initcall(aio_setup);
 263
 264 static void put_aio_ring_file(struct kioctx *ctx)
 265 {
 266         struct file *aio_ring_file = ctx->aio_ring_file;
 267         if (aio_ring_file) {
 268                 truncate_setsize(aio_ring_file->f_inode, 0);
 269
 270                 /* Prevent further access to the kioctx from migratepages */
 271                 spin_lock(&aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_lock);
 272                 aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_data = NULL;
 273                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 274                 spin_unlock(&aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_lock);
 275
 276                 fput(aio_ring_file);
 277         }
 278 }
 279
 280 static void aio_free_ring(struct kioctx *ctx)
 281 {
 282         int i;
 283
 284         /* Disconnect the kiotx from the ring file.  This prevents future
 285          * accesses to the kioctx from page migration.
 286          */
 287         put_aio_ring_file(ctx);
 288
 289         for (i = 0; i < ctx->nr_pages; i++) {
 290                 struct page *page;
 291                 pr_debug("pid(%d) [%d] page->count=%d\n", current->pid, i,
 292                                 page_count(ctx->ring_pages[i]));
 293                 page = ctx->ring_pages[i];
 294                 if (!page)
 295                         continue;
 296                 ctx->ring_pages[i] = NULL;
 297                 put_page(page);
 298         }
 299
 300         if (ctx->ring_pages && ctx->ring_pages != ctx->internal_pages) {
 301                 kfree(ctx->ring_pages);
 302                 ctx->ring_pages = NULL;
 303         }
 304 }
 305
 306 static int aio_ring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 307 {
 308         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND;
 309         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
 310         return 0;
 311 }
 312
 313 static void aio_ring_remap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 314 {
 315         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 316         struct kioctx_table *table;
 317         int i;
 318
 319         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 320         rcu_read_lock();
 321         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 322         for (i = 0; i < table->nr; i++) {
 323                 struct kioctx *ctx;
 324
 325                 ctx = table->table[i];
 326                 if (ctx && ctx->aio_ring_file == file) {
 327                         ctx->user_id = ctx->mmap_base = vma->vm_start;
 328                         break;
 329                 }
 330         }
 331
 332         rcu_read_unlock();
 333         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 334 }
 335
 336 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
 337         .mmap = aio_ring_mmap,
 338         .mremap = aio_ring_remap,
 339 };
 340
 341 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 342 static int aio_migratepage(struct address_space *mapping, struct page *new,
 343                         struct page *old, enum migrate_mode mode)
 344 {
 345         struct kioctx *ctx;
 346         unsigned long flags;
 347         pgoff_t idx;
 348         int rc;
 349
 350         rc = 0;
 351
 352         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
 353         spin_lock(&mapping->private_lock);
 354         ctx = mapping->private_data;
 355         if (!ctx) {
 356                 rc = -EINVAL;
 357                 goto out;
 358         }
 359
 360         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
 361          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
 362          * a partially initialized kiotx.
 363          */
 364         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
 365                 rc = -EAGAIN;
 366                 goto out;
 367         }
 368
 369         idx = old->index;
 370         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
 371                 /* Make sure the old page hasn't already been changed */
 372                 if (ctx->ring_pages[idx] != old)
 373                         rc = -EAGAIN;
 374         } else
 375                 rc = -EINVAL;
 376
 377         if (rc != 0)
 378                 goto out_unlock;
 379
 380         /* Writeback must be complete */
 381         BUG_ON(PageWriteback(old));
 382         get_page(new);
 383
 384         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, new, old, NULL, mode, 1);
 385         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 386                 put_page(new);
 387                 goto out_unlock;
 388         }
 389
 390         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
 391          * while the old page is copied to the new.  This prevents new
 392          * events from being lost.
 393          */
 394         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
 395         migrate_page_copy(new, old);
 396         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != old);
 397         ctx->ring_pages[idx] = new;
 398         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
 399
 400         /* The old page is no longer accessible. */
 401         put_page(old);
 402
 403 out_unlock:
 404         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 405 out:
 406         spin_unlock(&mapping->private_lock);
 407         return rc;
 408 }
 409 #endif
 410
 411 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
 412         .set_page_dirty = __set_page_dirty_no_writeback,
 413 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 414         .migratepage    = aio_migratepage,
 415 #endif
 416 };
 417
 418 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx)
 419 {
 420         struct aio_ring *ring;
 421         unsigned nr_events = ctx->max_reqs;
 422         struct mm_struct *mm = current->mm;
 423         unsigned long size, unused;
 424         int nr_pages;
 425         int i;
 426         struct file *file;
 427
 428         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
 429         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
 430
 431         size = sizeof(struct aio_ring);
 432         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
 433
 434         nr_pages = PFN_UP(size);
 435         if (nr_pages < 0)
 436                 return -EINVAL;
 437
 438         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
 439         if (IS_ERR(file)) {
 440                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 441                 return -ENOMEM;
 442         }
 443
 444         ctx->aio_ring_file = file;
 445         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
 446                         / sizeof(struct io_event);
 447
 448         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
 449         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
 450                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
 451                                           GFP_KERNEL);
 452                 if (!ctx->ring_pages) {
 453                         put_aio_ring_file(ctx);
 454                         return -ENOMEM;
 455                 }
 456         }
 457
 458         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 459                 struct page *page;
 460                 page = find_or_create_page(file->f_inode->i_mapping,
 461                                            i, GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
 462                 if (!page)
 463                         break;
 464                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
 465                          current->pid, i, page_count(page));
 466                 SetPageUptodate(page);
 467                 unlock_page(page);
 468
 469                 ctx->ring_pages[i] = page;
 470         }
 471         ctx->nr_pages = i;
 472
 473         if (unlikely(i != nr_pages)) {
 474                 aio_free_ring(ctx);
 475                 return -ENOMEM;
 476         }
 477
 478         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 479         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
 480
 481         down_write(&mm->mmap_sem);
 482         ctx->mmap_base = do_mmap_pgoff(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
 483                                        PROT_READ | PROT_WRITE,
 484                                        MAP_SHARED, 0, &unused);
 485         up_write(&mm->mmap_sem);
 486         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
 487                 ctx->mmap_size = 0;
 488                 aio_free_ring(ctx);
 489                 return -ENOMEM;
 490         }
 491
 492         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
 493
 494         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
 495         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
 496
 497         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 498         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
 499         ring->id = ~0U;
 500         ring->head = ring->tail = 0;
 501         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
 502         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
 503         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
 504         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
 505         kunmap_atomic(ring);
 506         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
 507
 508         return 0;
 509 }
 510
 511 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
 512 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
 513 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
 514
 515 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *iocb, kiocb_cancel_fn *cancel)
 516 {
 517         struct aio_kiocb *req = container_of(iocb, struct aio_kiocb, common);
 518         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
 519         unsigned long flags;
 520
 521         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 522
 523         if (!req->ki_list.next)
 524                 list_add(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 525
 526         req->ki_cancel = cancel;
 527
 528         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 529 }
 530 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 531
 532 static int kiocb_cancel(struct aio_kiocb *kiocb)
 533 {
 534         kiocb_cancel_fn *old, *cancel;
 535
 536         /*
 537          * Don't want to set kiocb->ki_cancel = KIOCB_CANCELLED unless it
 538          * actually has a cancel function, hence the cmpxchg()
 539          */
 540
 541         cancel = ACCESS_ONCE(kiocb->ki_cancel);
 542         do {
 543                 if (!cancel || cancel == KIOCB_CANCELLED)
 544                         return -EINVAL;
 545
 546                 old = cancel;
 547                 cancel = cmpxchg(&kiocb->ki_cancel, old, KIOCB_CANCELLED);
 548         } while (cancel != old);
 549
 550         return cancel(&kiocb->common);
 551 }
 552
 553 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 554 {
 555         struct kioctx *ctx = container_of(work, struct kioctx, free_work);
 556
 557         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 558
 559         aio_free_ring(ctx);
 560         free_percpu(ctx->cpu);
 561         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 562         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 563         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 564 }
 565
 566 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 567 {
 568         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 569
 570         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 571         if (ctx->requests_done)
 572                 complete(ctx->requests_done);
 573
 574         INIT_WORK(&ctx->free_work, free_ioctx);
 575         schedule_work(&ctx->free_work);
 576 }
 577
 578 /*
 579  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 580  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 581  * now it's safe to cancel any that need to be.
 582  */
 583 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 584 {
 585         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 586         struct aio_kiocb *req;
 587
 588         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 589
 590         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 591                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 592                                        struct aio_kiocb, ki_list);
 593
 594                 list_del_init(&req->ki_list);
 595                 kiocb_cancel(req);
 596         }
 597
 598         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 599
 600         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 601         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 602 }
 603
 604 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 605 {
 606         unsigned i, new_nr;
 607         struct kioctx_table *table, *old;
 608         struct aio_ring *ring;
 609
 610         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 611         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 612
 613         while (1) {
 614                 if (table)
 615                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 616                                 if (!table->table[i]) {
 617                                         ctx->id = i;
 618                                         table->table[i] = ctx;
 619                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 620
 621                                         /* While kioctx setup is in progress,
 622                                          * we are protected from page migration
 623                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 624                                          */
 625                                         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 626                                         ring->id = ctx->id;
 627                                         kunmap_atomic(ring);
 628                                         return 0;
 629                                 }
 630
 631                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 632                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 633
 634                 table = kzalloc(sizeof(*table) + sizeof(struct kioctx *) *
 635                                 new_nr, GFP_KERNEL);
 636                 if (!table)
 637                         return -ENOMEM;
 638
 639                 table->nr = new_nr;
 640
 641                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 642                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 643
 644                 if (!old) {
 645                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 646                 } else if (table->nr > old->nr) {
 647                         memcpy(table->table, old->table,
 648                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 649
 650                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 651                         kfree_rcu(old, rcu);
 652                 } else {
 653                         kfree(table);
 654                         table = old;
 655                 }
 656         }
 657 }
 658
 659 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 660 {
 661         spin_lock(&aio_nr_lock);
 662         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 663                 aio_nr = 0;
 664         else
 665                 aio_nr -= nr;
 666         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 667 }
 668
 669 /* ioctx_alloc
 670  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 671  */
 672 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 673 {
 674         struct mm_struct *mm = current->mm;
 675         struct kioctx *ctx;
 676         int err = -ENOMEM;
 677
 678         /*
 679          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 680          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 681          *
 682          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 683          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 684          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 685          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 686          */
 687         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 688         nr_events *= 2;
 689
 690         /* Prevent overflows */
 691         if ((nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) ||
 692             (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct kiocb)))) {
 693                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 694                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 695         }
 696
 697         if (!nr_events || (unsigned long)nr_events > (aio_max_nr * 2UL))
 698                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 699
 700         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 701         if (!ctx)
 702                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 703
 704         ctx->max_reqs = nr_events;
 705
 706         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 707         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 708         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 709         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 710          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 711         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 712         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 713
 714         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 715
 716         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users, 0, GFP_KERNEL))
 717                 goto err;
 718
 719         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs, 0, GFP_KERNEL))
 720                 goto err;
 721
 722         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 723         if (!ctx->cpu)
 724                 goto err;
 725
 726         err = aio_setup_ring(ctx);
 727         if (err < 0)
 728                 goto err;
 729
 730         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 731         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 732         if (ctx->req_batch < 1)
 733                 ctx->req_batch = 1;
 734
 735         /* limit the number of system wide aios */
 736         spin_lock(&aio_nr_lock);
 737         if (aio_nr + nr_events > (aio_max_nr * 2UL) ||
 738             aio_nr + nr_events < aio_nr) {
 739                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 740                 err = -EAGAIN;
 741                 goto err_ctx;
 742         }
 743         aio_nr += ctx->max_reqs;
 744         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 745
 746         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 747         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 748
 749         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 750         if (err)
 751                 goto err_cleanup;
 752
 753         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 754         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 755
 756         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 757                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 758         return ctx;
 759
 760 err_cleanup:
 761         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 762 err_ctx:
 763         aio_free_ring(ctx);
 764 err:
 765         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 766         free_percpu(ctx->cpu);
 767         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 768         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 769         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 770         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 771         return ERR_PTR(err);
 772 }
 773
 774 /* kill_ioctx
 775  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 776  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 777  *      the rapid destruction of the kioctx.
 778  */
 779 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 780                 struct completion *requests_done)
 781 {
 782         struct kioctx_table *table;
 783
 784         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1))
 785                 return -EINVAL;
 786
 787
 788         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 789         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 790         WARN_ON(ctx != table->table[ctx->id]);
 791         table->table[ctx->id] = NULL;
 792         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 793
 794         /* percpu_ref_kill() will do the necessary call_rcu() */
 795         wake_up_all(&ctx->wait);
 796
 797         /*
 798          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 799          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 800          * has already returned, so io_setup() could potentially return
 801          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 802          *  could tell).
 803          */
 804         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 805
 806         if (ctx->mmap_size)
 807                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 808
 809         ctx->requests_done = requests_done;
 810         percpu_ref_kill(&ctx->users);
 811         return 0;
 812 }
 813
 814 /*
 815  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 816  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 817  * called on the context.
 818  *
 819  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 820  * them.
 821  */
 822 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 823 {
 824         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 825         int i;
 826
 827         if (!table)
 828                 return;
 829
 830         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
 831                 struct kioctx *ctx = table->table[i];
 832                 struct completion requests_done =
 833                         COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(requests_done);
 834
 835                 if (!ctx)
 836                         continue;
 837                 /*
 838                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
 839                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
 840                  * this is not necessarily our ->mm.
 841                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
 842                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
 843                  */
 844                 ctx->mmap_size = 0;
 845                 kill_ioctx(mm, ctx, &requests_done);
 846
 847                 /* Wait until all IO for the context are done. */
 848                 wait_for_completion(&requests_done);
 849         }
 850
 851         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
 852         kfree(table);
 853 }
 854
 855 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 856 {
 857         struct kioctx_cpu *kcpu;
 858         unsigned long flags;
 859
 860         local_irq_save(flags);
 861         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 862         kcpu->reqs_available += nr;
 863
 864         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 865                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 866                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 867         }
 868
 869         local_irq_restore(flags);
 870 }
 871
 872 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 873 {
 874         struct kioctx_cpu *kcpu;
 875         bool ret = false;
 876         unsigned long flags;
 877
 878         local_irq_save(flags);
 879         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 880         if (!kcpu->reqs_available) {
 881                 int old, avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 882
 883                 do {
 884                         if (avail < ctx->req_batch)
 885                                 goto out;
 886
 887                         old = avail;
 888                         avail = atomic_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 889                                                avail, avail - ctx->req_batch);
 890                 } while (avail != old);
 891
 892                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 893         }
 894
 895         ret = true;
 896         kcpu->reqs_available--;
 897 out:
 898         local_irq_restore(flags);
 899         return ret;
 900 }
 901
 902 /* refill_reqs_available
 903  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
 904  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
 905  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
 906  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
 907  *      called holding ctx->completion_lock.
 908  */
 909 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
 910                                   unsigned tail)
 911 {
 912         unsigned events_in_ring, completed;
 913
 914         /* Clamp head since userland can write to it. */
 915         head %= ctx->nr_events;
 916         if (head <= tail)
 917                 events_in_ring = tail - head;
 918         else
 919                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
 920
 921         completed = ctx->completed_events;
 922         if (events_in_ring < completed)
 923                 completed -= events_in_ring;
 924         else
 925                 completed = 0;
 926
 927         if (!completed)
 928                 return;
 929
 930         ctx->completed_events -= completed;
 931         put_reqs_available(ctx, completed);
 932 }
 933
 934 /* user_refill_reqs_available
 935  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
 936  *      out of space in the completion ring.
 937  */
 938 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 939 {
 940         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
 941         if (ctx->completed_events) {
 942                 struct aio_ring *ring;
 943                 unsigned head;
 944
 945                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
 946                  * here, but that's okay since whether we read the old version
 947                  * or the new version, and either will be valid.  The important
 948                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
 949                  * aio_complete() from updating tail by holding
 950                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
 951                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
 952                  * safe/right thing.
 953                  */
 954                 ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 955                 head = ring->head;
 956                 kunmap_atomic(ring);
 957
 958                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
 959         }
 960
 961         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
 962 }
 963
 964 /* aio_get_req
 965  *      Allocate a slot for an aio request.
 966  * Returns NULL if no requests are free.
 967  */
 968 static inline struct aio_kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
 969 {
 970         struct aio_kiocb *req;
 971
 972         if (!get_reqs_available(ctx)) {
 973                 user_refill_reqs_available(ctx);
 974                 if (!get_reqs_available(ctx))
 975                         return NULL;
 976         }
 977
 978         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
 979         if (unlikely(!req))
 980                 goto out_put;
 981
 982         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
 983
 984         req->ki_ctx = ctx;
 985         return req;
 986 out_put:
 987         put_reqs_available(ctx, 1);
 988         return NULL;
 989 }
 990
 991 static void kiocb_free(struct aio_kiocb *req)
 992 {
 993         if (req->common.ki_filp)
 994                 fput(req->common.ki_filp);
 995         if (req->ki_eventfd != NULL)
 996                 eventfd_ctx_put(req->ki_eventfd);
 997         kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
 998 }
 999
1000 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
1001 {
1002         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
1003         struct mm_struct *mm = current->mm;
1004         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
1005         struct kioctx_table *table;
1006         unsigned id;
1007
1008         if (get_user(id, &ring->id))
1009                 return NULL;
1010
1011         rcu_read_lock();
1012         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
1013
1014         if (!table || id >= table->nr)
1015                 goto out;
1016
1017         ctx = table->table[id];
1018         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
1019                 percpu_ref_get(&ctx->users);
1020                 ret = ctx;
1021         }
1022 out:
1023         rcu_read_unlock();
1024         return ret;
1025 }
1026
1027 /* aio_complete
1028  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
1029  */
1030 static void aio_complete(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
1031 {
1032         struct aio_kiocb *iocb = container_of(kiocb, struct aio_kiocb, common);
1033         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
1034         struct aio_ring *ring;
1035         struct io_event *ev_page, *event;
1036         unsigned tail, pos, head;
1037         unsigned long   flags;
1038
1039         /*
1040          * Special case handling for sync iocbs:
1041          *  - events go directly into the iocb for fast handling
1042          *  - the sync task with the iocb in its stack holds the single iocb
1043          *    ref, no other paths have a way to get another ref
1044          *  - the sync task helpfully left a reference to itself in the iocb
1045          */
1046         BUG_ON(is_sync_kiocb(kiocb));
1047
1048         if (iocb->ki_list.next) {
1049                 unsigned long flags;
1050
1051                 spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1052                 list_del(&iocb->ki_list);
1053                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1054         }
1055
1056         /*
1057          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1058          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1059          * pointer since we might be called from irq context.
1060          */
1061         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1062
1063         tail = ctx->tail;
1064         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1065
1066         if (++tail >= ctx->nr_events)
1067                 tail = 0;
1068
1069         ev_page = kmap_atomic(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1070         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1071
1072         event->obj = (u64)(unsigned long)iocb->ki_user_iocb;
1073         event->data = iocb->ki_user_data;
1074         event->res = res;
1075         event->res2 = res2;
1076
1077         kunmap_atomic(ev_page);
1078         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1079
1080         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %lx %lx\n",
1081                  ctx, tail, iocb, iocb->ki_user_iocb, iocb->ki_user_data,
1082                  res, res2);
1083
1084         /* after flagging the request as done, we
1085          * must never even look at it again
1086          */
1087         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1088
1089         ctx->tail = tail;
1090
1091         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1092         head = ring->head;
1093         ring->tail = tail;
1094         kunmap_atomic(ring);
1095         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1096
1097         ctx->completed_events++;
1098         if (ctx->completed_events > 1)
1099                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1100         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1101
1102         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1103
1104         /*
1105          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1106          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1107          * from IRQ context.
1108          */
1109         if (iocb->ki_eventfd != NULL)
1110                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1111
1112         /* everything turned out well, dispose of the aiocb. */
1113         kiocb_free(iocb);
1114
1115         /*
1116          * We have to order our ring_info tail store above and test
1117          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1118          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1119          * ordered with the unlocked test.
1120          */
1121         smp_mb();
1122
1123         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1124                 wake_up(&ctx->wait);
1125
1126         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1127 }
1128
1129 /* aio_read_events_ring
1130  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1131  *      events fetched
1132  */
1133 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1134                                  struct io_event __user *event, long nr)
1135 {
1136         struct aio_ring *ring;
1137         unsigned head, tail, pos;
1138         long ret = 0;
1139         int copy_ret;
1140
1141         /*
1142          * The mutex can block and wake us up and that will cause
1143          * wait_event_interruptible_hrtimeout() to schedule without sleeping
1144          * and repeat. This should be rare enough that it doesn't cause
1145          * peformance issues. See the comment in read_events() for more detail.
1146          */
1147         sched_annotate_sleep();
1148         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1149
1150         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1151         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1152         head = ring->head;
1153         tail = ring->tail;
1154         kunmap_atomic(ring);
1155
1156         /*
1157          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1158          * we also see the events that were stored up to the tail.
1159          */
1160         smp_rmb();
1161
1162         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1163
1164         if (head == tail)
1165                 goto out;
1166
1167         head %= ctx->nr_events;
1168         tail %= ctx->nr_events;
1169
1170         while (ret < nr) {
1171                 long avail;
1172                 struct io_event *ev;
1173                 struct page *page;
1174
1175                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1176                 if (head == tail)
1177                         break;
1178
1179                 avail = min(avail, nr - ret);
1180                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE -
1181                             ((head + AIO_EVENTS_OFFSET) % AIO_EVENTS_PER_PAGE));
1182
1183                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1184                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1185                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1186
1187                 ev = kmap(page);
1188                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1189                                         sizeof(*ev) * avail);
1190                 kunmap(page);
1191
1192                 if (unlikely(copy_ret)) {
1193                         ret = -EFAULT;
1194                         goto out;
1195                 }
1196
1197                 ret += avail;
1198                 head += avail;
1199                 head %= ctx->nr_events;
1200         }
1201
1202         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1203         ring->head = head;
1204         kunmap_atomic(ring);
1205         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1206
1207         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1208 out:
1209         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1210
1211         return ret;
1212 }
1213
1214 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1215                             struct io_event __user *event, long *i)
1216 {
1217         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1218
1219         if (ret > 0)
1220                 *i += ret;
1221
1222         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1223                 ret = -EINVAL;
1224
1225         if (!*i)
1226                 *i = ret;
1227
1228         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1229 }
1230
1231 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1232                         struct io_event __user *event,
1233                         struct timespec __user *timeout)
1234 {
1235         ktime_t until = { .tv64 = KTIME_MAX };
1236         long ret = 0;
1237
1238         if (timeout) {
1239                 struct timespec ts;
1240
1241                 if (unlikely(copy_from_user(&ts, timeout, sizeof(ts))))
1242                         return -EFAULT;
1243
1244                 until = timespec_to_ktime(ts);
1245         }
1246
1247         /*
1248          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1249          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1250          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1251          *
1252          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1253          * the task state back to TASK_RUNNING.
1254          *
1255          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1256          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1257          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1258          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1259          * something to be aware of when touching this code.
1260          */
1261         if (until.tv64 == 0)
1262                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret);
1263         else
1264                 wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1265                                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret),
1266                                 until);
1267
1268         if (!ret && signal_pending(current))
1269                 ret = -EINTR;
1270
1271         return ret;
1272 }
1273
1274 /* sys_io_setup:
1275  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1276  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1277  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1278  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1279  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1280  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1281  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1282  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1283  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1284  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1285  *      implemented.
1286  */
1287 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1288 {
1289         struct kioctx *ioctx = NULL;
1290         unsigned long ctx;
1291         long ret;
1292
1293         ret = get_user(ctx, ctxp);
1294         if (unlikely(ret))
1295                 goto out;
1296
1297         ret = -EINVAL;
1298         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1299                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1300                          ctx, nr_events);
1301                 goto out;
1302         }
1303
1304         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1305         ret = PTR_ERR(ioctx);
1306         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1307                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1308                 if (ret)
1309                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1310                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1311         }
1312
1313 out:
1314         return ret;
1315 }
1316
1317 /* sys_io_destroy:
1318  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1319  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1320  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1321  *      is invalid.
1322  */
1323 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1324 {
1325         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1326         if (likely(NULL != ioctx)) {
1327                 struct completion requests_done =
1328                         COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(requests_done);
1329                 int ret;
1330
1331                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1332                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1333                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1334                  */
1335                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &requests_done);
1336                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1337
1338                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1339                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1340                  * is destroyed.
1341                  */
1342                 if (!ret)
1343                         wait_for_completion(&requests_done);
1344
1345                 return ret;
1346         }
1347         pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1348         return -EINVAL;
1349 }
1350
1351 typedef ssize_t (aio_rw_op)(struct kiocb *, const struct iovec *,
1352                             unsigned long, loff_t);
1353 typedef ssize_t (rw_iter_op)(struct kiocb *, struct iov_iter *);
1354
1355 static ssize_t aio_setup_vectored_rw(struct kiocb *kiocb,
1356                                      int rw, char __user *buf,
1357                                      unsigned long *nr_segs,
1358                                      size_t *len,
1359                                      struct iovec **iovec,
1360                                      bool compat)
1361 {
1362         ssize_t ret;
1363
1364         *nr_segs = *len;
1365
1366 #ifdef CONFIG_COMPAT
1367         if (compat)
1368                 ret = compat_rw_copy_check_uvector(rw,
1369                                 (struct compat_iovec __user *)buf,
1370                                 *nr_segs, UIO_FASTIOV, *iovec, iovec);
1371         else
1372 #endif
1373                 ret = rw_copy_check_uvector(rw,
1374                                 (struct iovec __user *)buf,
1375                                 *nr_segs, UIO_FASTIOV, *iovec, iovec);
1376         if (ret < 0)
1377                 return ret;
1378
1379         /* len now reflect bytes instead of segs */
1380         *len = ret;
1381         return 0;
1382 }
1383
1384 static ssize_t aio_setup_single_vector(struct kiocb *kiocb,
1385                                        int rw, char __user *buf,
1386                                        unsigned long *nr_segs,
1387                                        size_t len,
1388                                        struct iovec *iovec)
1389 {
1390         if (unlikely(!access_ok(!rw, buf, len)))
1391                 return -EFAULT;
1392
1393         iovec->iov_base = buf;
1394         iovec->iov_len = len;
1395         *nr_segs = 1;
1396         return 0;
1397 }
1398
1399 /*
1400  * aio_run_iocb:
1401  *      Performs the initial checks and io submission.
1402  */
1403 static ssize_t aio_run_iocb(struct kiocb *req, unsigned opcode,
1404                             char __user *buf, size_t len, bool compat)
1405 {
1406         struct file *file = req->ki_filp;
1407         ssize_t ret;
1408         unsigned long nr_segs;
1409         int rw;
1410         fmode_t mode;
1411         aio_rw_op *rw_op;
1412         rw_iter_op *iter_op;
1413         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1414         struct iov_iter iter;
1415
1416         switch (opcode) {
1417         case IOCB_CMD_PREAD:
1418         case IOCB_CMD_PREADV:
1419                 mode    = FMODE_READ;
1420                 rw      = READ;
1421                 rw_op   = file->f_op->aio_read;
1422                 iter_op = file->f_op->read_iter;
1423                 goto rw_common;
1424
1425         case IOCB_CMD_PWRITE:
1426         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1427                 mode    = FMODE_WRITE;
1428                 rw      = WRITE;
1429                 rw_op   = file->f_op->aio_write;
1430                 iter_op = file->f_op->write_iter;
1431                 goto rw_common;
1432 rw_common:
1433                 if (unlikely(!(file->f_mode & mode)))
1434                         return -EBADF;
1435
1436                 if (!rw_op && !iter_op)
1437                         return -EINVAL;
1438
1439                 if (opcode == IOCB_CMD_PREADV || opcode == IOCB_CMD_PWRITEV)
1440                         ret = aio_setup_vectored_rw(req, rw, buf, &nr_segs,
1441                                                 &len, &iovec, compat);
1442                 else
1443                         ret = aio_setup_single_vector(req, rw, buf, &nr_segs,
1444                                                   len, iovec);
1445                 if (!ret)
1446                         ret = rw_verify_area(rw, file, &req->ki_pos, len);
1447                 if (ret < 0) {
1448                         if (iovec != inline_vecs)
1449                                 kfree(iovec);
1450                         return ret;
1451                 }
1452
1453                 len = ret;
1454
1455                 /* XXX: move/kill - rw_verify_area()? */
1456                 /* This matches the pread()/pwrite() logic */
1457                 if (req->ki_pos < 0) {
1458                         ret = -EINVAL;
1459                         break;
1460                 }
1461
1462                 if (rw == WRITE)
1463                         file_start_write(file);
1464
1465                 if (iter_op) {
1466                         iov_iter_init(&iter, rw, iovec, nr_segs, len);
1467                         ret = iter_op(req, &iter);
1468                 } else {
1469                         ret = rw_op(req, iovec, nr_segs, req->ki_pos);
1470                 }
1471
1472                 if (rw == WRITE)
1473                         file_end_write(file);
1474                 break;
1475
1476         case IOCB_CMD_FDSYNC:
1477                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1478                         return -EINVAL;
1479
1480                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 1);
1481                 break;
1482
1483         case IOCB_CMD_FSYNC:
1484                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1485                         return -EINVAL;
1486
1487                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 0);
1488                 break;
1489
1490         default:
1491                 pr_debug("EINVAL: no operation provided\n");
1492                 return -EINVAL;
1493         }
1494
1495         if (iovec != inline_vecs)
1496                 kfree(iovec);
1497
1498         if (ret != -EIOCBQUEUED) {
1499                 /*
1500                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1501                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1502                  */
1503                 if (unlikely(ret == -ERESTARTSYS || ret == -ERESTARTNOINTR ||
1504                              ret == -ERESTARTNOHAND ||
1505                              ret == -ERESTART_RESTARTBLOCK))
1506                         ret = -EINTR;
1507                 aio_complete(req, ret, 0);
1508         }
1509
1510         return 0;
1511 }
1512
1513 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1514                          struct iocb *iocb, bool compat)
1515 {
1516         struct aio_kiocb *req;
1517         ssize_t ret;
1518
1519         /* enforce forwards compatibility on users */
1520         if (unlikely(iocb->aio_reserved1 || iocb->aio_reserved2)) {
1521                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1522                 return -EINVAL;
1523         }
1524
1525         /* prevent overflows */
1526         if (unlikely(
1527             (iocb->aio_buf != (unsigned long)iocb->aio_buf) ||
1528             (iocb->aio_nbytes != (size_t)iocb->aio_nbytes) ||
1529             ((ssize_t)iocb->aio_nbytes < 0)
1530            )) {
1531                 pr_debug("EINVAL: overflow check\n");
1532                 return -EINVAL;
1533         }
1534
1535         req = aio_get_req(ctx);
1536         if (unlikely(!req))
1537                 return -EAGAIN;
1538
1539         req->common.ki_filp = fget(iocb->aio_fildes);
1540         if (unlikely(!req->common.ki_filp)) {
1541                 ret = -EBADF;
1542                 goto out_put_req;
1543         }
1544         req->common.ki_pos = iocb->aio_offset;
1545         req->common.ki_complete = aio_complete;
1546         req->common.ki_flags = 0;
1547
1548         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1549                 /*
1550                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1551                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1552                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1553                  * event using the eventfd_signal() function.
1554                  */
1555                 req->ki_eventfd = eventfd_ctx_fdget((int) iocb->aio_resfd);
1556                 if (IS_ERR(req->ki_eventfd)) {
1557                         ret = PTR_ERR(req->ki_eventfd);
1558                         req->ki_eventfd = NULL;
1559                         goto out_put_req;
1560                 }
1561
1562                 req->common.ki_flags |= IOCB_EVENTFD;
1563         }
1564
1565         ret = put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key);
1566         if (unlikely(ret)) {
1567                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1568                 goto out_put_req;
1569         }
1570
1571         req->ki_user_iocb = user_iocb;
1572         req->ki_user_data = iocb->aio_data;
1573
1574         ret = aio_run_iocb(&req->common, iocb->aio_lio_opcode,
1575                            (char __user *)(unsigned long)iocb->aio_buf,
1576                            iocb->aio_nbytes,
1577                            compat);
1578         if (ret)
1579                 goto out_put_req;
1580
1581         return 0;
1582 out_put_req:
1583         put_reqs_available(ctx, 1);
1584         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1585         kiocb_free(req);
1586         return ret;
1587 }
1588
1589 long do_io_submit(aio_context_t ctx_id, long nr,
1590                   struct iocb __user *__user *iocbpp, bool compat)
1591 {
1592         struct kioctx *ctx;
1593         long ret = 0;
1594         int i = 0;
1595         struct blk_plug plug;
1596
1597         if (unlikely(nr < 0))
1598                 return -EINVAL;
1599
1600         if (unlikely(nr > LONG_MAX/sizeof(*iocbpp)))
1601                 nr = LONG_MAX/sizeof(*iocbpp);
1602
1603         if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, iocbpp, (nr*sizeof(*iocbpp)))))
1604                 return -EFAULT;
1605
1606         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1607         if (unlikely(!ctx)) {
1608                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1609                 return -EINVAL;
1610         }
1611
1612         blk_start_plug(&plug);
1613
1614         /*
1615          * AKPM: should this return a partial result if some of the IOs were
1616          * successfully submitted?
1617          */
1618         for (i=0; i<nr; i++) {
1619                 struct iocb __user *user_iocb;
1620                 struct iocb tmp;
1621
1622                 if (unlikely(__get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
1623                         ret = -EFAULT;
1624                         break;
1625                 }
1626
1627                 if (unlikely(copy_from_user(&tmp, user_iocb, sizeof(tmp)))) {
1628                         ret = -EFAULT;
1629                         break;
1630                 }
1631
1632                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, &tmp, compat);
1633                 if (ret)
1634                         break;
1635         }
1636         blk_finish_plug(&plug);
1637
1638         percpu_ref_put(&ctx->users);
1639         return i ? i : ret;
1640 }
1641
1642 /* sys_io_submit:
1643  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
1644  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
1645  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
1646  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
1647  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
1648  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
1649  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
1650  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
1651  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
1652  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
1653  */
1654 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
1655                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
1656 {
1657         return do_io_submit(ctx_id, nr, iocbpp, 0);
1658 }
1659
1660 /* lookup_kiocb
1661  *      Finds a given iocb for cancellation.
1662  */
1663 static struct aio_kiocb *
1664 lookup_kiocb(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *iocb, u32 key)
1665 {
1666         struct aio_kiocb *kiocb;
1667
1668         assert_spin_locked(&ctx->ctx_lock);
1669
1670         if (key != KIOCB_KEY)
1671                 return NULL;
1672
1673         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
1674         list_for_each_entry(kiocb, &ctx->active_reqs, ki_list) {
1675                 if (kiocb->ki_user_iocb == iocb)
1676                         return kiocb;
1677         }
1678         return NULL;
1679 }
1680
1681 /* sys_io_cancel:
1682  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
1683  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
1684  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
1685  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
1686  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
1687  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
1688  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
1689  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1690  */
1691 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
1692                 struct io_event __user *, result)
1693 {
1694         struct kioctx *ctx;
1695         struct aio_kiocb *kiocb;
1696         u32 key;
1697         int ret;
1698
1699         ret = get_user(key, &iocb->aio_key);
1700         if (unlikely(ret))
1701                 return -EFAULT;
1702
1703         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1704         if (unlikely(!ctx))
1705                 return -EINVAL;
1706
1707         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1708
1709         kiocb = lookup_kiocb(ctx, iocb, key);
1710         if (kiocb)
1711                 ret = kiocb_cancel(kiocb);
1712         else
1713                 ret = -EINVAL;
1714
1715         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1716
1717         if (!ret) {
1718                 /*
1719                  * The result argument is no longer used - the io_event is
1720                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
1721                  * cancellation is progress:
1722                  */
1723                 ret = -EINPROGRESS;
1724         }
1725
1726         percpu_ref_put(&ctx->users);
1727
1728         return ret;
1729 }
1730
1731 /* io_getevents:
1732  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
1733  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
1734  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
1735  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
1736  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
1737  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
1738  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
1739  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
1740  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
1741  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1742  */
1743 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
1744                 long, min_nr,
1745                 long, nr,
1746                 struct io_event __user *, events,
1747                 struct timespec __user *, timeout)
1748 {
1749         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1750         long ret = -EINVAL;
1751
1752         if (likely(ioctx)) {
1753                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
1754                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, timeout);
1755                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1756         }
1757         return ret;
1758 }