drivers/block/loop.c

   1 /*
   2  *  linux/drivers/block/loop.c
   3  *
   4  *  Written by Theodore Ts'o, 3/29/93
   5  *
   6  * Copyright 1993 by Theodore Ts'o.  Redistribution of this file is
   7  * permitted under the GNU General Public License.
   8  *
   9  * DES encryption plus some minor changes by Werner Almesberger, 30-MAY-1993
  10  * more DES encryption plus IDEA encryption by Nicholas J. Leon, June 20, 1996
  11  *
  12  * Modularized and updated for 1.1.16 kernel - Mitch Dsouza 28th May 1994
  13  * Adapted for 1.3.59 kernel - Andries Brouwer, 1 Feb 1996
  14  *
  15  * Fixed do_loop_request() re-entrancy - Vincent.Renardias@waw.com Mar 20, 1997
  16  *
  17  * Added devfs support - Richard Gooch <rgooch@atnf.csiro.au> 16-Jan-1998
  18  *
  19  * Handle sparse backing files correctly - Kenn Humborg, Jun 28, 1998
  20  *
  21  * Loadable modules and other fixes by AK, 1998
  22  *
  23  * Make real block number available to downstream transfer functions, enables
  24  * CBC (and relatives) mode encryption requiring unique IVs per data block.
  25  * Reed H. Petty, rhp@draper.net
  26  *
  27  * Maximum number of loop devices now dynamic via max_loop module parameter.
  28  * Russell Kroll <rkroll@exploits.org> 19990701
  29  *
  30  * Maximum number of loop devices when compiled-in now selectable by passing
  31  * max_loop=<1-255> to the kernel on boot.
  32  * Erik I. Bolsø, <eriki@himolde.no>, Oct 31, 1999
  33  *
  34  * Completely rewrite request handling to be make_request_fn style and
  35  * non blocking, pushing work to a helper thread. Lots of fixes from
  36  * Al Viro too.
  37  * Jens Axboe <axboe@suse.de>, Nov 2000
  38  *
  39  * Support up to 256 loop devices
  40  * Heinz Mauelshagen <mge@sistina.com>, Feb 2002
  41  *
  42  * Support for falling back on the write file operation when the address space
  43  * operations write_begin is not available on the backing filesystem.
  44  * Anton Altaparmakov, 16 Feb 2005
  45  *
  46  * Still To Fix:
  47  * - Advisory locking is ignored here.
  48  * - Should use an own CAP_* category instead of CAP_SYS_ADMIN
  49  *
  50  */
  51
  52 #include <linux/module.h>
  53 #include <linux/moduleparam.h>
  54 #include <linux/sched.h>
  55 #include <linux/fs.h>
  56 #include <linux/file.h>
  57 #include <linux/stat.h>
  58 #include <linux/errno.h>
  59 #include <linux/major.h>
  60 #include <linux/wait.h>
  61 #include <linux/blkdev.h>
  62 #include <linux/blkpg.h>
  63 #include <linux/init.h>
  64 #include <linux/swap.h>
  65 #include <linux/slab.h>
  66 #include <linux/compat.h>
  67 #include <linux/suspend.h>
  68 #include <linux/freezer.h>
  69 #include <linux/mutex.h>
  70 #include <linux/writeback.h>
  71 #include <linux/completion.h>
  72 #include <linux/highmem.h>
  73 #include <linux/kthread.h>
  74 #include <linux/splice.h>
  75 #include <linux/sysfs.h>
  76 #include <linux/miscdevice.h>
  77 #include <linux/falloc.h>
  78 #include <linux/uio.h>
  79 #include <linux/ioprio.h>
  80 #include <linux/blk-cgroup.h>
  81
  82 #include "loop.h"
  83
  84 #include <linux/uaccess.h>
  85
  86 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  87 static DEFINE_MUTEX(loop_ctl_mutex);
  88
  89 static int max_part;
  90 static int part_shift;
  91
  92 static int transfer_xor(struct loop_device *lo, int cmd,
  93                         struct page *raw_page, unsigned raw_off,
  94                         struct page *loop_page, unsigned loop_off,
  95                         int size, sector_t real_block)
  96 {
  97         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page) + raw_off;
  98         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page) + loop_off;
  99         char *in, *out, *key;
 100         int i, keysize;
 101
 102         if (cmd == READ) {
 103                 in = raw_buf;
 104                 out = loop_buf;
 105         } else {
 106                 in = loop_buf;
 107                 out = raw_buf;
 108         }
 109
 110         key = lo->lo_encrypt_key;
 111         keysize = lo->lo_encrypt_key_size;
 112         for (i = 0; i < size; i++)
 113                 *out++ = *in++ ^ key[(i & 511) % keysize];
 114
 115         kunmap_atomic(loop_buf);
 116         kunmap_atomic(raw_buf);
 117         cond_resched();
 118         return 0;
 119 }
 120
 121 static int xor_init(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
 122 {
 123         if (unlikely(info->lo_encrypt_key_size <= 0))
 124                 return -EINVAL;
 125         return 0;
 126 }
 127
 128 static struct loop_func_table none_funcs = {
 129         .number = LO_CRYPT_NONE,
 130 };
 131
 132 static struct loop_func_table xor_funcs = {
 133         .number = LO_CRYPT_XOR,
 134         .transfer = transfer_xor,
 135         .init = xor_init
 136 };
 137
 138 /* xfer_funcs[0] is special - its release function is never called */
 139 static struct loop_func_table *xfer_funcs[MAX_LO_CRYPT] = {
 140         &none_funcs,
 141         &xor_funcs
 142 };
 143
 144 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 145 {
 146         loff_t loopsize;
 147
 148         /* Compute loopsize in bytes */
 149         loopsize = i_size_read(file->f_mapping->host);
 150         if (offset > 0)
 151                 loopsize -= offset;
 152         /* offset is beyond i_size, weird but possible */
 153         if (loopsize < 0)
 154                 return 0;
 155
 156         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 157                 loopsize = sizelimit;
 158         /*
 159          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 160          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 161          */
 162         return loopsize >> 9;
 163 }
 164
 165 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 166 {
 167         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 168 }
 169
 170 static void __loop_update_dio(struct loop_device *lo, bool dio)
 171 {
 172         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 173         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 174         struct inode *inode = mapping->host;
 175         unsigned short sb_bsize = 0;
 176         unsigned dio_align = 0;
 177         bool use_dio;
 178
 179         if (inode->i_sb->s_bdev) {
 180                 sb_bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
 181                 dio_align = sb_bsize - 1;
 182         }
 183
 184         /*
 185          * We support direct I/O only if lo_offset is aligned with the
 186          * logical I/O size of backing device, and the logical block
 187          * size of loop is bigger than the backing device's and the loop
 188          * needn't transform transfer.
 189          *
 190          * TODO: the above condition may be loosed in the future, and
 191          * direct I/O may be switched runtime at that time because most
 192          * of requests in sane applications should be PAGE_SIZE aligned
 193          */
 194         if (dio) {
 195                 if (queue_logical_block_size(lo->lo_queue) >= sb_bsize &&
 196                                 !(lo->lo_offset & dio_align) &&
 197                                 mapping->a_ops->direct_IO &&
 198                                 !lo->transfer)
 199                         use_dio = true;
 200                 else
 201                         use_dio = false;
 202         } else {
 203                 use_dio = false;
 204         }
 205
 206         if (lo->use_dio == use_dio)
 207                 return;
 208
 209         /* flush dirty pages before changing direct IO */
 210         vfs_fsync(file, 0);
 211
 212         /*
 213          * The flag of LO_FLAGS_DIRECT_IO is handled similarly with
 214          * LO_FLAGS_READ_ONLY, both are set from kernel, and losetup
 215          * will get updated by ioctl(LOOP_GET_STATUS)
 216          */
 217         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 218         lo->use_dio = use_dio;
 219         if (use_dio) {
 220                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 221                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 222         } else {
 223                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 224                 lo->lo_flags &= ~LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 225         }
 226         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 227 }
 228
 229 static int
 230 figure_loop_size(struct loop_device *lo, loff_t offset, loff_t sizelimit)
 231 {
 232         loff_t size = get_size(offset, sizelimit, lo->lo_backing_file);
 233         sector_t x = (sector_t)size;
 234         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 235
 236         if (unlikely((loff_t)x != size))
 237                 return -EFBIG;
 238         if (lo->lo_offset != offset)
 239                 lo->lo_offset = offset;
 240         if (lo->lo_sizelimit != sizelimit)
 241                 lo->lo_sizelimit = sizelimit;
 242         set_capacity(lo->lo_disk, x);
 243         bd_set_size(bdev, (loff_t)get_capacity(bdev->bd_disk) << 9);
 244         /* let user-space know about the new size */
 245         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 246         return 0;
 247 }
 248
 249 static inline int
 250 lo_do_transfer(struct loop_device *lo, int cmd,
 251                struct page *rpage, unsigned roffs,
 252                struct page *lpage, unsigned loffs,
 253                int size, sector_t rblock)
 254 {
 255         int ret;
 256
 257         ret = lo->transfer(lo, cmd, rpage, roffs, lpage, loffs, size, rblock);
 258         if (likely(!ret))
 259                 return 0;
 260
 261         printk_ratelimited(KERN_ERR
 262                 "loop: Transfer error at byte offset %llu, length %i.\n",
 263                 (unsigned long long)rblock << 9, size);
 264         return ret;
 265 }
 266
 267 static int lo_write_bvec(struct file *file, struct bio_vec *bvec, loff_t *ppos)
 268 {
 269         struct iov_iter i;
 270         ssize_t bw;
 271
 272         iov_iter_bvec(&i, WRITE, bvec, 1, bvec->bv_len);
 273
 274         file_start_write(file);
 275         bw = vfs_iter_write(file, &i, ppos, 0);
 276         file_end_write(file);
 277
 278         if (likely(bw ==  bvec->bv_len))
 279                 return 0;
 280
 281         printk_ratelimited(KERN_ERR
 282                 "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 283                 (unsigned long long)*ppos, bvec->bv_len);
 284         if (bw >= 0)
 285                 bw = -EIO;
 286         return bw;
 287 }
 288
 289 static int lo_write_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 290                 loff_t pos)
 291 {
 292         struct bio_vec bvec;
 293         struct req_iterator iter;
 294         int ret = 0;
 295
 296         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 297                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &bvec, &pos);
 298                 if (ret < 0)
 299                         break;
 300                 cond_resched();
 301         }
 302
 303         return ret;
 304 }
 305
 306 /*
 307  * This is the slow, transforming version that needs to double buffer the
 308  * data as it cannot do the transformations in place without having direct
 309  * access to the destination pages of the backing file.
 310  */
 311 static int lo_write_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 312                 loff_t pos)
 313 {
 314         struct bio_vec bvec, b;
 315         struct req_iterator iter;
 316         struct page *page;
 317         int ret = 0;
 318
 319         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 320         if (unlikely(!page))
 321                 return -ENOMEM;
 322
 323         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 324                 ret = lo_do_transfer(lo, WRITE, page, 0, bvec.bv_page,
 325                         bvec.bv_offset, bvec.bv_len, pos >> 9);
 326                 if (unlikely(ret))
 327                         break;
 328
 329                 b.bv_page = page;
 330                 b.bv_offset = 0;
 331                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 332                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &b, &pos);
 333                 if (ret < 0)
 334                         break;
 335         }
 336
 337         __free_page(page);
 338         return ret;
 339 }
 340
 341 static int lo_read_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 342                 loff_t pos)
 343 {
 344         struct bio_vec bvec;
 345         struct req_iterator iter;
 346         struct iov_iter i;
 347         ssize_t len;
 348
 349         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 350                 iov_iter_bvec(&i, READ, &bvec, 1, bvec.bv_len);
 351                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 352                 if (len < 0)
 353                         return len;
 354
 355                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 356
 357                 if (len != bvec.bv_len) {
 358                         struct bio *bio;
 359
 360                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 361                                 zero_fill_bio(bio);
 362                         break;
 363                 }
 364                 cond_resched();
 365         }
 366
 367         return 0;
 368 }
 369
 370 static int lo_read_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 371                 loff_t pos)
 372 {
 373         struct bio_vec bvec, b;
 374         struct req_iterator iter;
 375         struct iov_iter i;
 376         struct page *page;
 377         ssize_t len;
 378         int ret = 0;
 379
 380         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 381         if (unlikely(!page))
 382                 return -ENOMEM;
 383
 384         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 385                 loff_t offset = pos;
 386
 387                 b.bv_page = page;
 388                 b.bv_offset = 0;
 389                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 390
 391                 iov_iter_bvec(&i, READ, &b, 1, b.bv_len);
 392                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 393                 if (len < 0) {
 394                         ret = len;
 395                         goto out_free_page;
 396                 }
 397
 398                 ret = lo_do_transfer(lo, READ, page, 0, bvec.bv_page,
 399                         bvec.bv_offset, len, offset >> 9);
 400                 if (ret)
 401                         goto out_free_page;
 402
 403                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 404
 405                 if (len != bvec.bv_len) {
 406                         struct bio *bio;
 407
 408                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 409                                 zero_fill_bio(bio);
 410                         break;
 411                 }
 412         }
 413
 414         ret = 0;
 415 out_free_page:
 416         __free_page(page);
 417         return ret;
 418 }
 419
 420 static int lo_discard(struct loop_device *lo, struct request *rq, loff_t pos)
 421 {
 422         /*
 423          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 424          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 425          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 426          * useful information.
 427          */
 428         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 429         int mode = FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 430         int ret;
 431
 432         if ((!file->f_op->fallocate) || lo->lo_encrypt_key_size) {
 433                 ret = -EOPNOTSUPP;
 434                 goto out;
 435         }
 436
 437         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos, blk_rq_bytes(rq));
 438         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL && ret != -EOPNOTSUPP))
 439                 ret = -EIO;
 440  out:
 441         return ret;
 442 }
 443
 444 static int lo_req_flush(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 445 {
 446         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 447         int ret = vfs_fsync(file, 0);
 448         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 449                 ret = -EIO;
 450
 451         return ret;
 452 }
 453
 454 static void lo_complete_rq(struct request *rq)
 455 {
 456         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 457         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
 458
 459         if (!cmd->use_aio || cmd->ret < 0 || cmd->ret == blk_rq_bytes(rq) ||
 460             req_op(rq) != REQ_OP_READ) {
 461                 if (cmd->ret < 0)
 462                         ret = BLK_STS_IOERR;
 463                 goto end_io;
 464         }
 465
 466         /*
 467          * Short READ - if we got some data, advance our request and
 468          * retry it. If we got no data, end the rest with EIO.
 469          */
 470         if (cmd->ret) {
 471                 blk_update_request(rq, BLK_STS_OK, cmd->ret);
 472                 cmd->ret = 0;
 473                 blk_mq_requeue_request(rq, true);
 474         } else {
 475                 if (cmd->use_aio) {
 476                         struct bio *bio = rq->bio;
 477
 478                         while (bio) {
 479                                 zero_fill_bio(bio);
 480                                 bio = bio->bi_next;
 481                         }
 482                 }
 483                 ret = BLK_STS_IOERR;
 484 end_io:
 485                 blk_mq_end_request(rq, ret);
 486         }
 487 }
 488
 489 static void lo_rw_aio_do_completion(struct loop_cmd *cmd)
 490 {
 491         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 492
 493         if (!atomic_dec_and_test(&cmd->ref))
 494                 return;
 495         kfree(cmd->bvec);
 496         cmd->bvec = NULL;
 497         blk_mq_complete_request(rq);
 498 }
 499
 500 static void lo_rw_aio_complete(struct kiocb *iocb, long ret, long ret2)
 501 {
 502         struct loop_cmd *cmd = container_of(iocb, struct loop_cmd, iocb);
 503
 504         if (cmd->css)
 505                 css_put(cmd->css);
 506         cmd->ret = ret;
 507         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 508 }
 509
 510 static int lo_rw_aio(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd,
 511                      loff_t pos, bool rw)
 512 {
 513         struct iov_iter iter;
 514         struct bio_vec *bvec;
 515         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 516         struct bio *bio = rq->bio;
 517         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 518         unsigned int offset;
 519         int segments = 0;
 520         int ret;
 521
 522         if (rq->bio != rq->biotail) {
 523                 struct req_iterator iter;
 524                 struct bio_vec tmp;
 525
 526                 __rq_for_each_bio(bio, rq)
 527                         segments += bio_segments(bio);
 528                 bvec = kmalloc_array(segments, sizeof(struct bio_vec),
 529                                      GFP_NOIO);
 530                 if (!bvec)
 531                         return -EIO;
 532                 cmd->bvec = bvec;
 533
 534                 /*
 535                  * The bios of the request may be started from the middle of
 536                  * the 'bvec' because of bio splitting, so we can't directly
 537                  * copy bio->bi_iov_vec to new bvec. The rq_for_each_segment
 538                  * API will take care of all details for us.
 539                  */
 540                 rq_for_each_segment(tmp, rq, iter) {
 541                         *bvec = tmp;
 542                         bvec++;
 543                 }
 544                 bvec = cmd->bvec;
 545                 offset = 0;
 546         } else {
 547                 /*
 548                  * Same here, this bio may be started from the middle of the
 549                  * 'bvec' because of bio splitting, so offset from the bvec
 550                  * must be passed to iov iterator
 551                  */
 552                 offset = bio->bi_iter.bi_bvec_done;
 553                 bvec = __bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
 554                 segments = bio_segments(bio);
 555         }
 556         atomic_set(&cmd->ref, 2);
 557
 558         iov_iter_bvec(&iter, rw, bvec, segments, blk_rq_bytes(rq));
 559         iter.iov_offset = offset;
 560
 561         cmd->iocb.ki_pos = pos;
 562         cmd->iocb.ki_filp = file;
 563         cmd->iocb.ki_complete = lo_rw_aio_complete;
 564         cmd->iocb.ki_flags = IOCB_DIRECT;
 565         cmd->iocb.ki_ioprio = IOPRIO_PRIO_VALUE(IOPRIO_CLASS_NONE, 0);
 566         if (cmd->css)
 567                 kthread_associate_blkcg(cmd->css);
 568
 569         if (rw == WRITE)
 570                 ret = call_write_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 571         else
 572                 ret = call_read_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 573
 574         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 575         kthread_associate_blkcg(NULL);
 576
 577         if (ret != -EIOCBQUEUED)
 578                 cmd->iocb.ki_complete(&cmd->iocb, ret, 0);
 579         return 0;
 580 }
 581
 582 static int do_req_filebacked(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 583 {
 584         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 585         loff_t pos = ((loff_t) blk_rq_pos(rq) << 9) + lo->lo_offset;
 586
 587         /*
 588          * lo_write_simple and lo_read_simple should have been covered
 589          * by io submit style function like lo_rw_aio(), one blocker
 590          * is that lo_read_simple() need to call flush_dcache_page after
 591          * the page is written from kernel, and it isn't easy to handle
 592          * this in io submit style function which submits all segments
 593          * of the req at one time. And direct read IO doesn't need to
 594          * run flush_dcache_page().
 595          */
 596         switch (req_op(rq)) {
 597         case REQ_OP_FLUSH:
 598                 return lo_req_flush(lo, rq);
 599         case REQ_OP_DISCARD:
 600         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 601                 return lo_discard(lo, rq, pos);
 602         case REQ_OP_WRITE:
 603                 if (lo->transfer)
 604                         return lo_write_transfer(lo, rq, pos);
 605                 else if (cmd->use_aio)
 606                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, WRITE);
 607                 else
 608                         return lo_write_simple(lo, rq, pos);
 609         case REQ_OP_READ:
 610                 if (lo->transfer)
 611                         return lo_read_transfer(lo, rq, pos);
 612                 else if (cmd->use_aio)
 613                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, READ);
 614                 else
 615                         return lo_read_simple(lo, rq, pos);
 616         default:
 617                 WARN_ON_ONCE(1);
 618                 return -EIO;
 619                 break;
 620         }
 621 }
 622
 623 static inline void loop_update_dio(struct loop_device *lo)
 624 {
 625         __loop_update_dio(lo, io_is_direct(lo->lo_backing_file) |
 626                         lo->use_dio);
 627 }
 628
 629 static void loop_reread_partitions(struct loop_device *lo,
 630                                    struct block_device *bdev)
 631 {
 632         int rc;
 633
 634         rc = blkdev_reread_part(bdev);
 635         if (rc)
 636                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d (%s) failed (rc=%d)\n",
 637                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name, rc);
 638 }
 639
 640 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 641 {
 642         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 643
 644         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && MAJOR(i->i_rdev) == LOOP_MAJOR;
 645 }
 646
 647 static int loop_validate_file(struct file *file, struct block_device *bdev)
 648 {
 649         struct inode    *inode = file->f_mapping->host;
 650         struct file     *f = file;
 651
 652         /* Avoid recursion */
 653         while (is_loop_device(f)) {
 654                 struct loop_device *l;
 655
 656                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 657                         return -EBADF;
 658
 659                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 660                 if (l->lo_state == Lo_unbound) {
 661                         return -EINVAL;
 662                 }
 663                 f = l->lo_backing_file;
 664         }
 665         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 666                 return -EINVAL;
 667         return 0;
 668 }
 669
 670 /*
 671  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 672  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 673  * the original file and in High Availability environments to switch to
 674  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 675  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 676  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 677  */
 678 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 679                           unsigned int arg)
 680 {
 681         struct file     *file = NULL, *old_file;
 682         int             error;
 683         bool            partscan;
 684
 685         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 686         if (error)
 687                 return error;
 688         error = -ENXIO;
 689         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 690                 goto out_err;
 691
 692         /* the loop device has to be read-only */
 693         error = -EINVAL;
 694         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 695                 goto out_err;
 696
 697         error = -EBADF;
 698         file = fget(arg);
 699         if (!file)
 700                 goto out_err;
 701
 702         error = loop_validate_file(file, bdev);
 703         if (error)
 704                 goto out_err;
 705
 706         old_file = lo->lo_backing_file;
 707
 708         error = -EINVAL;
 709
 710         /* size of the new backing store needs to be the same */
 711         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 712                 goto out_err;
 713
 714         /* and ... switch */
 715         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 716         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 717         lo->lo_backing_file = file;
 718         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(file->f_mapping);
 719         mapping_set_gfp_mask(file->f_mapping,
 720                              lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 721         loop_update_dio(lo);
 722         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 723         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
 724         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 725         /*
 726          * We must drop file reference outside of loop_ctl_mutex as dropping
 727          * the file ref can take bd_mutex which creates circular locking
 728          * dependency.
 729          */
 730         fput(old_file);
 731         if (partscan)
 732                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 733         return 0;
 734
 735 out_err:
 736         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 737         if (file)
 738                 fput(file);
 739         return error;
 740 }
 741
 742 /* loop sysfs attributes */
 743
 744 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 745                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 746 {
 747         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 748         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 749
 750         return callback(lo, page);
 751 }
 752
 753 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 754 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 755 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 756                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 757 {                                                                       \
 758         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 759 }                                                                       \
 760 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 761         __ATTR(_name, 0444, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 762
 763 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 764 {
 765         ssize_t ret;
 766         char *p = NULL;
 767
 768         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 769         if (lo->lo_backing_file)
 770                 p = file_path(lo->lo_backing_file, buf, PAGE_SIZE - 1);
 771         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 772
 773         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 774                 ret = PTR_ERR(p);
 775         else {
 776                 ret = strlen(p);
 777                 memmove(buf, p, ret);
 778                 buf[ret++] = '\n';
 779                 buf[ret] = 0;
 780         }
 781
 782         return ret;
 783 }
 784
 785 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 786 {
 787         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 788 }
 789
 790 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 791 {
 792         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 793 }
 794
 795 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 796 {
 797         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 798
 799         return sprintf(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 800 }
 801
 802 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 803 {
 804         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 805
 806         return sprintf(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 807 }
 808
 809 static ssize_t loop_attr_dio_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 810 {
 811         int dio = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO);
 812
 813         return sprintf(buf, "%s\n", dio ? "1" : "0");
 814 }
 815
 816 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 817 LOOP_ATTR_RO(offset);
 818 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 819 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 820 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 821 LOOP_ATTR_RO(dio);
 822
 823 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 824         &loop_attr_backing_file.attr,
 825         &loop_attr_offset.attr,
 826         &loop_attr_sizelimit.attr,
 827         &loop_attr_autoclear.attr,
 828         &loop_attr_partscan.attr,
 829         &loop_attr_dio.attr,
 830         NULL,
 831 };
 832
 833 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 834         .name = "loop",
 835         .attrs= loop_attrs,
 836 };
 837
 838 static void loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 839 {
 840         lo->sysfs_inited = !sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 841                                                 &loop_attribute_group);
 842 }
 843
 844 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 845 {
 846         if (lo->sysfs_inited)
 847                 sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 848                                    &loop_attribute_group);
 849 }
 850
 851 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 852 {
 853         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 854         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 855         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 856
 857         /*
 858          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 859          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 860          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 861          * useful information.
 862          */
 863         if ((!file->f_op->fallocate) ||
 864             lo->lo_encrypt_key_size) {
 865                 q->limits.discard_granularity = 0;
 866                 q->limits.discard_alignment = 0;
 867                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 868                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 869                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 870                 return;
 871         }
 872
 873         q->limits.discard_granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 874         q->limits.discard_alignment = 0;
 875
 876         blk_queue_max_discard_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 877         blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 878         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 879 }
 880
 881 static void loop_unprepare_queue(struct loop_device *lo)
 882 {
 883         kthread_flush_worker(&lo->worker);
 884         kthread_stop(lo->worker_task);
 885 }
 886
 887 static int loop_kthread_worker_fn(void *worker_ptr)
 888 {
 889         current->flags |= PF_LESS_THROTTLE;
 890         return kthread_worker_fn(worker_ptr);
 891 }
 892
 893 static int loop_prepare_queue(struct loop_device *lo)
 894 {
 895         kthread_init_worker(&lo->worker);
 896         lo->worker_task = kthread_run(loop_kthread_worker_fn,
 897                         &lo->worker, "loop%d", lo->lo_number);
 898         if (IS_ERR(lo->worker_task))
 899                 return -ENOMEM;
 900         set_user_nice(lo->worker_task, MIN_NICE);
 901         return 0;
 902 }
 903
 904 static int loop_set_fd(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 905                        struct block_device *bdev, unsigned int arg)
 906 {
 907         struct file     *file;
 908         struct inode    *inode;
 909         struct address_space *mapping;
 910         int             lo_flags = 0;
 911         int             error;
 912         loff_t          size;
 913         bool            partscan;
 914
 915         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 916         __module_get(THIS_MODULE);
 917
 918         error = -EBADF;
 919         file = fget(arg);
 920         if (!file)
 921                 goto out;
 922
 923         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 924         if (error)
 925                 goto out_putf;
 926
 927         error = -EBUSY;
 928         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
 929                 goto out_unlock;
 930
 931         error = loop_validate_file(file, bdev);
 932         if (error)
 933                 goto out_unlock;
 934
 935         mapping = file->f_mapping;
 936         inode = mapping->host;
 937
 938         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
 939             !file->f_op->write_iter)
 940                 lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
 941
 942         error = -EFBIG;
 943         size = get_loop_size(lo, file);
 944         if ((loff_t)(sector_t)size != size)
 945                 goto out_unlock;
 946         error = loop_prepare_queue(lo);
 947         if (error)
 948                 goto out_unlock;
 949
 950         error = 0;
 951
 952         set_device_ro(bdev, (lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
 953
 954         lo->use_dio = false;
 955         lo->lo_device = bdev;
 956         lo->lo_flags = lo_flags;
 957         lo->lo_backing_file = file;
 958         lo->transfer = NULL;
 959         lo->ioctl = NULL;
 960         lo->lo_sizelimit = 0;
 961         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 962         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 963
 964         if (!(lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
 965                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
 966
 967         loop_update_dio(lo);
 968         set_capacity(lo->lo_disk, size);
 969         bd_set_size(bdev, size << 9);
 970         loop_sysfs_init(lo);
 971         /* let user-space know about the new size */
 972         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 973
 974         set_blocksize(bdev, S_ISBLK(inode->i_mode) ?
 975                       block_size(inode->i_bdev) : PAGE_SIZE);
 976
 977         lo->lo_state = Lo_bound;
 978         if (part_shift)
 979                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
 980         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
 981
 982         /* Grab the block_device to prevent its destruction after we
 983          * put /dev/loopXX inode. Later in __loop_clr_fd() we bdput(bdev).
 984          */
 985         bdgrab(bdev);
 986         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 987         if (partscan)
 988                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 989         return 0;
 990
 991 out_unlock:
 992         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 993 out_putf:
 994         fput(file);
 995 out:
 996         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
 997         module_put(THIS_MODULE);
 998         return error;
 999 }
1000
1001 static int
1002 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
1003 {
1004         int err = 0;
1005         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
1006
1007         if (xfer) {
1008                 if (xfer->release)
1009                         err = xfer->release(lo);
1010                 lo->transfer = NULL;
1011                 lo->lo_encryption = NULL;
1012                 module_put(xfer->owner);
1013         }
1014         return err;
1015 }
1016
1017 static int
1018 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
1019                const struct loop_info64 *i)
1020 {
1021         int err = 0;
1022
1023         if (xfer) {
1024                 struct module *owner = xfer->owner;
1025
1026                 if (!try_module_get(owner))
1027                         return -EINVAL;
1028                 if (xfer->init)
1029                         err = xfer->init(lo, i);
1030                 if (err)
1031                         module_put(owner);
1032                 else
1033                         lo->lo_encryption = xfer;
1034         }
1035         return err;
1036 }
1037
1038 static int __loop_clr_fd(struct loop_device *lo, bool release)
1039 {
1040         struct file *filp = NULL;
1041         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1042         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1043         int err = 0;
1044         bool partscan = false;
1045         int lo_number;
1046
1047         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1048         if (WARN_ON_ONCE(lo->lo_state != Lo_rundown)) {
1049                 err = -ENXIO;
1050                 goto out_unlock;
1051         }
1052
1053         filp = lo->lo_backing_file;
1054         if (filp == NULL) {
1055                 err = -EINVAL;
1056                 goto out_unlock;
1057         }
1058
1059         /* freeze request queue during the transition */
1060         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1061
1062         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1063         lo->lo_backing_file = NULL;
1064         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1065
1066         loop_release_xfer(lo);
1067         lo->transfer = NULL;
1068         lo->ioctl = NULL;
1069         lo->lo_device = NULL;
1070         lo->lo_encryption = NULL;
1071         lo->lo_offset = 0;
1072         lo->lo_sizelimit = 0;
1073         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1074         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1075         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1076         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1077         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1078         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1079         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, 512);
1080         if (bdev) {
1081                 bdput(bdev);
1082                 invalidate_bdev(bdev);
1083                 bdev->bd_inode->i_mapping->wb_err = 0;
1084         }
1085         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1086         loop_sysfs_exit(lo);
1087         if (bdev) {
1088                 bd_set_size(bdev, 0);
1089                 /* let user-space know about this change */
1090                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1091         }
1092         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1093         lo->lo_state = Lo_unbound;
1094         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1095         module_put(THIS_MODULE);
1096         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1097
1098         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev;
1099         lo_number = lo->lo_number;
1100         lo->lo_flags = 0;
1101         if (!part_shift)
1102                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1103         loop_unprepare_queue(lo);
1104 out_unlock:
1105         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1106         if (partscan) {
1107                 /*
1108                  * bd_mutex has been held already in release path, so don't
1109                  * acquire it if this function is called in such case.
1110                  *
1111                  * If the reread partition isn't from release path, lo_refcnt
1112                  * must be at least one and it can only become zero when the
1113                  * current holder is released.
1114                  */
1115                 if (release)
1116                         err = __blkdev_reread_part(bdev);
1117                 else
1118                         err = blkdev_reread_part(bdev);
1119                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d failed (rc=%d)\n",
1120                         __func__, lo_number, err);
1121                 /* Device is gone, no point in returning error */
1122                 err = 0;
1123         }
1124         /*
1125          * Need not hold loop_ctl_mutex to fput backing file.
1126          * Calling fput holding loop_ctl_mutex triggers a circular
1127          * lock dependency possibility warning as fput can take
1128          * bd_mutex which is usually taken before loop_ctl_mutex.
1129          */
1130         if (filp)
1131                 fput(filp);
1132         return err;
1133 }
1134
1135 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1136 {
1137         int err;
1138
1139         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1140         if (err)
1141                 return err;
1142         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1143                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1144                 return -ENXIO;
1145         }
1146         /*
1147          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1148          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1149          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1150          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1151          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1152          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1153          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1154          * command to fail with EBUSY.
1155          */
1156         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1157                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1158                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1159                 return 0;
1160         }
1161         lo->lo_state = Lo_rundown;
1162         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1163
1164         return __loop_clr_fd(lo, false);
1165 }
1166
1167 static int
1168 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1169 {
1170         int err;
1171         struct loop_func_table *xfer;
1172         kuid_t uid = current_uid();
1173         struct block_device *bdev;
1174         bool partscan = false;
1175
1176         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1177         if (err)
1178                 return err;
1179         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1180             !uid_eq(lo->lo_key_owner, uid) &&
1181             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1182                 err = -EPERM;
1183                 goto out_unlock;
1184         }
1185         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1186                 err = -ENXIO;
1187                 goto out_unlock;
1188         }
1189         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE) {
1190                 err = -EINVAL;
1191                 goto out_unlock;
1192         }
1193
1194         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1195         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1196
1197         err = loop_release_xfer(lo);
1198         if (err)
1199                 goto out_unfreeze;
1200
1201         if (info->lo_encrypt_type) {
1202                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1203
1204                 if (type >= MAX_LO_CRYPT) {
1205                         err = -EINVAL;
1206                         goto out_unfreeze;
1207                 }
1208                 xfer = xfer_funcs[type];
1209                 if (xfer == NULL) {
1210                         err = -EINVAL;
1211                         goto out_unfreeze;
1212                 }
1213         } else
1214                 xfer = NULL;
1215
1216         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1217         if (err)
1218                 goto out_unfreeze;
1219
1220         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1221             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1222                 if (figure_loop_size(lo, info->lo_offset, info->lo_sizelimit)) {
1223                         err = -EFBIG;
1224                         goto out_unfreeze;
1225                 }
1226         }
1227
1228         loop_config_discard(lo);
1229
1230         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1231         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1232         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1233         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1234
1235         if (!xfer)
1236                 xfer = &none_funcs;
1237         lo->transfer = xfer->transfer;
1238         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1239
1240         if ((lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) !=
1241              (info->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR))
1242                 lo->lo_flags ^= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1243
1244         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1245         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1246         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1247         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1248                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1249                        info->lo_encrypt_key_size);
1250                 lo->lo_key_owner = uid;
1251         }
1252
1253         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1254         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1255
1256 out_unfreeze:
1257         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1258
1259         if (!err && (info->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1260              !(lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1261                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1262                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1263                 bdev = lo->lo_device;
1264                 partscan = true;
1265         }
1266 out_unlock:
1267         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1268         if (partscan)
1269                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1270
1271         return err;
1272 }
1273
1274 static int
1275 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1276 {
1277         struct path path;
1278         struct kstat stat;
1279         int ret;
1280
1281         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1282         if (ret)
1283                 return ret;
1284         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1285                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1286                 return -ENXIO;
1287         }
1288
1289         memset(info, 0, sizeof(*info));
1290         info->lo_number = lo->lo_number;
1291         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1292         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1293         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1294         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1295         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1296         info->lo_encrypt_type =
1297                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1298         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1299                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1300                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1301                        lo->lo_encrypt_key_size);
1302         }
1303
1304         /* Drop loop_ctl_mutex while we call into the filesystem. */
1305         path = lo->lo_backing_file->f_path;
1306         path_get(&path);
1307         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1308         ret = vfs_getattr(&path, &stat, STATX_INO, AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1309         if (!ret) {
1310                 info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1311                 info->lo_inode = stat.ino;
1312                 info->lo_rdevice = huge_encode_dev(stat.rdev);
1313         }
1314         path_put(&path);
1315         return ret;
1316 }
1317
1318 static void
1319 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1320 {
1321         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1322         info64->lo_number = info->lo_number;
1323         info64->lo_device = info->lo_device;
1324         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1325         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1326         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1327         info64->lo_sizelimit = 0;
1328         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1329         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1330         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1331         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1332         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1333         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1334                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1335         else
1336                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1337         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1338 }
1339
1340 static int
1341 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1342 {
1343         memset(info, 0, sizeof(*info));
1344         info->lo_number = info64->lo_number;
1345         info->lo_device = info64->lo_device;
1346         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1347         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1348         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1349         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1350         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1351         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1352         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1353         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1354         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1355                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1356         else
1357                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1358         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1359
1360         /* error in case values were truncated */
1361         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1362             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1363             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1364             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1365                 return -EOVERFLOW;
1366
1367         return 0;
1368 }
1369
1370 static int
1371 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1372 {
1373         struct loop_info info;
1374         struct loop_info64 info64;
1375
1376         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1377                 return -EFAULT;
1378         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1379         return loop_set_status(lo, &info64);
1380 }
1381
1382 static int
1383 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1384 {
1385         struct loop_info64 info64;
1386
1387         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1388                 return -EFAULT;
1389         return loop_set_status(lo, &info64);
1390 }
1391
1392 static int
1393 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1394         struct loop_info info;
1395         struct loop_info64 info64;
1396         int err;
1397
1398         if (!arg)
1399                 return -EINVAL;
1400         err = loop_get_status(lo, &info64);
1401         if (!err)
1402                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1403         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1404                 err = -EFAULT;
1405
1406         return err;
1407 }
1408
1409 static int
1410 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1411         struct loop_info64 info64;
1412         int err;
1413
1414         if (!arg)
1415                 return -EINVAL;
1416         err = loop_get_status(lo, &info64);
1417         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1418                 err = -EFAULT;
1419
1420         return err;
1421 }
1422
1423 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1424 {
1425         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1426                 return -ENXIO;
1427
1428         return figure_loop_size(lo, lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit);
1429 }
1430
1431 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1432 {
1433         int error = -ENXIO;
1434         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1435                 goto out;
1436
1437         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1438         if (lo->use_dio == !!arg)
1439                 return 0;
1440         error = -EINVAL;
1441  out:
1442         return error;
1443 }
1444
1445 static int loop_set_block_size(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1446 {
1447         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1448                 return -ENXIO;
1449
1450         if (arg < 512 || arg > PAGE_SIZE || !is_power_of_2(arg))
1451                 return -EINVAL;
1452
1453         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1454
1455         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1456         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1457         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, arg);
1458         loop_update_dio(lo);
1459
1460         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1461
1462         return 0;
1463 }
1464
1465 static int lo_simple_ioctl(struct loop_device *lo, unsigned int cmd,
1466                            unsigned long arg)
1467 {
1468         int err;
1469
1470         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1471         if (err)
1472                 return err;
1473         switch (cmd) {
1474         case LOOP_SET_CAPACITY:
1475                 err = loop_set_capacity(lo);
1476                 break;
1477         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1478                 err = loop_set_dio(lo, arg);
1479                 break;
1480         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1481                 err = loop_set_block_size(lo, arg);
1482                 break;
1483         default:
1484                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1485         }
1486         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1487         return err;
1488 }
1489
1490 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1491         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1492 {
1493         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1494         int err;
1495
1496         switch (cmd) {
1497         case LOOP_SET_FD:
1498                 return loop_set_fd(lo, mode, bdev, arg);
1499         case LOOP_CHANGE_FD:
1500                 return loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1501         case LOOP_CLR_FD:
1502                 return loop_clr_fd(lo);
1503         case LOOP_SET_STATUS:
1504                 err = -EPERM;
1505                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1506                         err = loop_set_status_old(lo,
1507                                         (struct loop_info __user *)arg);
1508                 }
1509                 break;
1510         case LOOP_GET_STATUS:
1511                 return loop_get_status_old(lo, (struct loop_info __user *) arg);
1512         case LOOP_SET_STATUS64:
1513                 err = -EPERM;
1514                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1515                         err = loop_set_status64(lo,
1516                                         (struct loop_info64 __user *) arg);
1517                 }
1518                 break;
1519         case LOOP_GET_STATUS64:
1520                 return loop_get_status64(lo, (struct loop_info64 __user *) arg);
1521         case LOOP_SET_CAPACITY:
1522         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1523         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1524                 if (!(mode & FMODE_WRITE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1525                         return -EPERM;
1526                 /* Fall through */
1527         default:
1528                 err = lo_simple_ioctl(lo, cmd, arg);
1529                 break;
1530         }
1531
1532         return err;
1533 }
1534
1535 #ifdef CONFIG_COMPAT
1536 struct compat_loop_info {
1537         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1538         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1539         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1540         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1541         compat_int_t    lo_offset;
1542         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1543         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1544         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1545         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1546         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1547         compat_ulong_t  lo_init[2];
1548         char            reserved[4];
1549 };
1550
1551 /*
1552  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1553  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1554  */
1555 static noinline int
1556 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1557                         struct loop_info64 *info64)
1558 {
1559         struct compat_loop_info info;
1560
1561         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1562                 return -EFAULT;
1563
1564         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1565         info64->lo_number = info.lo_number;
1566         info64->lo_device = info.lo_device;
1567         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1568         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1569         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1570         info64->lo_sizelimit = 0;
1571         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1572         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1573         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1574         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1575         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1576         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1577                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1578         else
1579                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1580         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1581         return 0;
1582 }
1583
1584 /*
1585  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1586  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1587  */
1588 static noinline int
1589 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1590                       struct compat_loop_info __user *arg)
1591 {
1592         struct compat_loop_info info;
1593
1594         memset(&info, 0, sizeof(info));
1595         info.lo_number = info64->lo_number;
1596         info.lo_device = info64->lo_device;
1597         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1598         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1599         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1600         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1601         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1602         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1603         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1604         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1605         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1606                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1607         else
1608                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1609         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1610
1611         /* error in case values were truncated */
1612         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1613             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1614             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1615             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1616             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1617             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1618                 return -EOVERFLOW;
1619
1620         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1621                 return -EFAULT;
1622         return 0;
1623 }
1624
1625 static int
1626 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1627                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1628 {
1629         struct loop_info64 info64;
1630         int ret;
1631
1632         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1633         if (ret < 0)
1634                 return ret;
1635         return loop_set_status(lo, &info64);
1636 }
1637
1638 static int
1639 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1640                        struct compat_loop_info __user *arg)
1641 {
1642         struct loop_info64 info64;
1643         int err;
1644
1645         if (!arg)
1646                 return -EINVAL;
1647         err = loop_get_status(lo, &info64);
1648         if (!err)
1649                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1650         return err;
1651 }
1652
1653 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1654                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1655 {
1656         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1657         int err;
1658
1659         switch(cmd) {
1660         case LOOP_SET_STATUS:
1661                 err = loop_set_status_compat(lo,
1662                              (const struct compat_loop_info __user *)arg);
1663                 break;
1664         case LOOP_GET_STATUS:
1665                 err = loop_get_status_compat(lo,
1666                                      (struct compat_loop_info __user *)arg);
1667                 break;
1668         case LOOP_SET_CAPACITY:
1669         case LOOP_CLR_FD:
1670         case LOOP_GET_STATUS64:
1671         case LOOP_SET_STATUS64:
1672                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1673                 /* fall through */
1674         case LOOP_SET_FD:
1675         case LOOP_CHANGE_FD:
1676         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1677                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1678                 break;
1679         default:
1680                 err = -ENOIOCTLCMD;
1681                 break;
1682         }
1683         return err;
1684 }
1685 #endif
1686
1687 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1688 {
1689         struct loop_device *lo;
1690         int err;
1691
1692         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1693         if (err)
1694                 return err;
1695         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1696         if (!lo) {
1697                 err = -ENXIO;
1698                 goto out;
1699         }
1700
1701         atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1702 out:
1703         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1704         return err;
1705 }
1706
1707 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1708 {
1709         struct loop_device *lo;
1710
1711         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1712         lo = disk->private_data;
1713         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1714                 goto out_unlock;
1715
1716         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1717                 if (lo->lo_state != Lo_bound)
1718                         goto out_unlock;
1719                 lo->lo_state = Lo_rundown;
1720                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1721                 /*
1722                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1723                  * and remove configuration after last close.
1724                  */
1725                 __loop_clr_fd(lo, true);
1726                 return;
1727         } else if (lo->lo_state == Lo_bound) {
1728                 /*
1729                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1730                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1731                  */
1732                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1733                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1734         }
1735
1736 out_unlock:
1737         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1738 }
1739
1740 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1741         .owner =        THIS_MODULE,
1742         .open =         lo_open,
1743         .release =      lo_release,
1744         .ioctl =        lo_ioctl,
1745 #ifdef CONFIG_COMPAT
1746         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1747 #endif
1748 };
1749
1750 /*
1751  * And now the modules code and kernel interface.
1752  */
1753 static int max_loop;
1754 module_param(max_loop, int, 0444);
1755 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1756 module_param(max_part, int, 0444);
1757 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1758 MODULE_LICENSE("GPL");
1759 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1760
1761 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1762 {
1763         unsigned int n = funcs->number;
1764
1765         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1766                 return -EINVAL;
1767         xfer_funcs[n] = funcs;
1768         return 0;
1769 }
1770
1771 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1772 {
1773         struct loop_device *lo = ptr;
1774         struct loop_func_table *xfer = data;
1775
1776         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1777         if (lo->lo_encryption == xfer)
1778                 loop_release_xfer(lo);
1779         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1780         return 0;
1781 }
1782
1783 int loop_unregister_transfer(int number)
1784 {
1785         unsigned int n = number;
1786         struct loop_func_table *xfer;
1787
1788         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1789                 return -EINVAL;
1790
1791         xfer_funcs[n] = NULL;
1792         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1793         return 0;
1794 }
1795
1796 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1797 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
1798
1799 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1800                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
1801 {
1802         struct request *rq = bd->rq;
1803         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1804         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1805
1806         blk_mq_start_request(rq);
1807
1808         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1809                 return BLK_STS_IOERR;
1810
1811         switch (req_op(rq)) {
1812         case REQ_OP_FLUSH:
1813         case REQ_OP_DISCARD:
1814         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1815                 cmd->use_aio = false;
1816                 break;
1817         default:
1818                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
1819                 break;
1820         }
1821
1822         /* always use the first bio's css */
1823 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1824         if (cmd->use_aio && rq->bio && rq->bio->bi_blkg) {
1825                 cmd->css = &bio_blkcg(rq->bio)->css;
1826                 css_get(cmd->css);
1827         } else
1828 #endif
1829                 cmd->css = NULL;
1830         kthread_queue_work(&lo->worker, &cmd->work);
1831
1832         return BLK_STS_OK;
1833 }
1834
1835 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
1836 {
1837         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
1838         const bool write = op_is_write(req_op(rq));
1839         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1840         int ret = 0;
1841
1842         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
1843                 ret = -EIO;
1844                 goto failed;
1845         }
1846
1847         ret = do_req_filebacked(lo, rq);
1848  failed:
1849         /* complete non-aio request */
1850         if (!cmd->use_aio || ret) {
1851                 cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
1852                 blk_mq_complete_request(rq);
1853         }
1854 }
1855
1856 static void loop_queue_work(struct kthread_work *work)
1857 {
1858         struct loop_cmd *cmd =
1859                 container_of(work, struct loop_cmd, work);
1860
1861         loop_handle_cmd(cmd);
1862 }
1863
1864 static int loop_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
1865                 unsigned int hctx_idx, unsigned int numa_node)
1866 {
1867         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1868
1869         kthread_init_work(&cmd->work, loop_queue_work);
1870         return 0;
1871 }
1872
1873 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
1874         .queue_rq       = loop_queue_rq,
1875         .init_request   = loop_init_request,
1876         .complete       = lo_complete_rq,
1877 };
1878
1879 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
1880 {
1881         struct loop_device *lo;
1882         struct gendisk *disk;
1883         int err;
1884
1885         err = -ENOMEM;
1886         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
1887         if (!lo)
1888                 goto out;
1889
1890         lo->lo_state = Lo_unbound;
1891
1892         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
1893         if (i >= 0) {
1894                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
1895                 if (err == -ENOSPC)
1896                         err = -EEXIST;
1897         } else {
1898                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
1899         }
1900         if (err < 0)
1901                 goto out_free_dev;
1902         i = err;
1903
1904         err = -ENOMEM;
1905         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
1906         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
1907         lo->tag_set.queue_depth = 128;
1908         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
1909         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
1910         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE | BLK_MQ_F_SG_MERGE;
1911         lo->tag_set.driver_data = lo;
1912
1913         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
1914         if (err)
1915                 goto out_free_idr;
1916
1917         lo->lo_queue = blk_mq_init_queue(&lo->tag_set);
1918         if (IS_ERR(lo->lo_queue)) {
1919                 err = PTR_ERR(lo->lo_queue);
1920                 goto out_cleanup_tags;
1921         }
1922         lo->lo_queue->queuedata = lo;
1923
1924         blk_queue_max_hw_sectors(lo->lo_queue, BLK_DEF_MAX_SECTORS);
1925
1926         /*
1927          * By default, we do buffer IO, so it doesn't make sense to enable
1928          * merge because the I/O submitted to backing file is handled page by
1929          * page. For directio mode, merge does help to dispatch bigger request
1930          * to underlayer disk. We will enable merge once directio is enabled.
1931          */
1932         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
1933
1934         err = -ENOMEM;
1935         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
1936         if (!disk)
1937                 goto out_free_queue;
1938
1939         /*
1940          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
1941          * scanning can be requested individually per-device during its
1942          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
1943          * devices. The needed partition minors are allocated from the
1944          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
1945          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
1946          * used.
1947          *
1948          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
1949          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
1950          * multiples of max_part.
1951          *
1952          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
1953          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
1954          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
1955          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
1956          */
1957         if (!part_shift)
1958                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1959         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
1960         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
1961         lo->lo_number           = i;
1962         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
1963         disk->major             = LOOP_MAJOR;
1964         disk->first_minor       = i << part_shift;
1965         disk->fops              = &lo_fops;
1966         disk->private_data      = lo;
1967         disk->queue             = lo->lo_queue;
1968         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
1969         add_disk(disk);
1970         *l = lo;
1971         return lo->lo_number;
1972
1973 out_free_queue:
1974         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
1975 out_cleanup_tags:
1976         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
1977 out_free_idr:
1978         idr_remove(&loop_index_idr, i);
1979 out_free_dev:
1980         kfree(lo);
1981 out:
1982         return err;
1983 }
1984
1985 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
1986 {
1987         del_gendisk(lo->lo_disk);
1988         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
1989         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
1990         put_disk(lo->lo_disk);
1991         kfree(lo);
1992 }
1993
1994 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
1995 {
1996         struct loop_device *lo = ptr;
1997         struct loop_device **l = data;
1998
1999         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
2000                 *l = lo;
2001                 return 1;
2002         }
2003         return 0;
2004 }
2005
2006 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
2007 {
2008         struct loop_device *lo;
2009         int ret = -ENODEV;
2010
2011         if (i < 0) {
2012                 int err;
2013
2014                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
2015                 if (err == 1) {
2016                         *l = lo;
2017                         ret = lo->lo_number;
2018                 }
2019                 goto out;
2020         }
2021
2022         /* lookup and return a specific i */
2023         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
2024         if (lo) {
2025                 *l = lo;
2026                 ret = lo->lo_number;
2027         }
2028 out:
2029         return ret;
2030 }
2031
2032 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
2033 {
2034         struct loop_device *lo;
2035         struct kobject *kobj;
2036         int err;
2037
2038         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2039         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2040         if (err < 0)
2041                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2042         if (err < 0)
2043                 kobj = NULL;
2044         else
2045                 kobj = get_disk_and_module(lo->lo_disk);
2046         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2047
2048         *part = 0;
2049         return kobj;
2050 }
2051
2052 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
2053                                unsigned long parm)
2054 {
2055         struct loop_device *lo;
2056         int ret;
2057
2058         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
2059         if (ret)
2060                 return ret;
2061
2062         ret = -ENOSYS;
2063         switch (cmd) {
2064         case LOOP_CTL_ADD:
2065                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2066                 if (ret >= 0) {
2067                         ret = -EEXIST;
2068                         break;
2069                 }
2070                 ret = loop_add(&lo, parm);
2071                 break;
2072         case LOOP_CTL_REMOVE:
2073                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2074                 if (ret < 0)
2075                         break;
2076                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
2077                         ret = -EBUSY;
2078                         break;
2079                 }
2080                 if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
2081                         ret = -EBUSY;
2082                         break;
2083                 }
2084                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
2085                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
2086                 loop_remove(lo);
2087                 break;
2088         case LOOP_CTL_GET_FREE:
2089                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
2090                 if (ret >= 0)
2091                         break;
2092                 ret = loop_add(&lo, -1);
2093         }
2094         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2095
2096         return ret;
2097 }
2098
2099 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
2100         .open           = nonseekable_open,
2101         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
2102         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
2103         .owner          = THIS_MODULE,
2104         .llseek         = noop_llseek,
2105 };
2106
2107 static struct miscdevice loop_misc = {
2108         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
2109         .name           = "loop-control",
2110         .fops           = &loop_ctl_fops,
2111 };
2112
2113 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
2114 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
2115
2116 static int __init loop_init(void)
2117 {
2118         int i, nr;
2119         unsigned long range;
2120         struct loop_device *lo;
2121         int err;
2122
2123         part_shift = 0;
2124         if (max_part > 0) {
2125                 part_shift = fls(max_part);
2126
2127                 /*
2128                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2129                  * to user space so that user can decide correct minor number
2130                  * if [s]he want to create more devices.
2131                  *
2132                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2133                  * for the whole disk.
2134                  */
2135                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2136         }
2137
2138         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2139                 err = -EINVAL;
2140                 goto err_out;
2141         }
2142
2143         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2144                 err = -EINVAL;
2145                 goto err_out;
2146         }
2147
2148         /*
2149          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2150          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2151          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2152          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2153          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2154          * a 'dead' device node.
2155          */
2156         if (max_loop) {
2157                 nr = max_loop;
2158                 range = max_loop << part_shift;
2159         } else {
2160                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2161                 range = 1UL << MINORBITS;
2162         }
2163
2164         err = misc_register(&loop_misc);
2165         if (err < 0)
2166                 goto err_out;
2167
2168
2169         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop")) {
2170                 err = -EIO;
2171                 goto misc_out;
2172         }
2173
2174         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
2175                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
2176
2177         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2178         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2179         for (i = 0; i < nr; i++)
2180                 loop_add(&lo, i);
2181         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2182
2183         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2184         return 0;
2185
2186 misc_out:
2187         misc_deregister(&loop_misc);
2188 err_out:
2189         return err;
2190 }
2191
2192 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
2193 {
2194         struct loop_device *lo = ptr;
2195
2196         loop_remove(lo);
2197         return 0;
2198 }
2199
2200 static void __exit loop_exit(void)
2201 {
2202         unsigned long range;
2203
2204         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
2205
2206         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
2207         idr_destroy(&loop_index_idr);
2208
2209         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
2210         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2211
2212         misc_deregister(&loop_misc);
2213 }
2214
2215 module_init(loop_init);
2216 module_exit(loop_exit);
2217
2218 #ifndef MODULE
2219 static int __init max_loop_setup(char *str)
2220 {
2221         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2222         return 1;
2223 }
2224
2225 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2226 #endif