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