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