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 void loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 813 {
 814         lo->sysfs_inited = !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         if (lo->sysfs_inited)
 821                 sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 822                                    &loop_attribute_group);
 823 }
 824
 825 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 826 {
 827         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 828         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 829         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 830
 831         /*
 832          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 833          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 834          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 835          * useful information.
 836          */
 837         if ((!file->f_op->fallocate) ||
 838             lo->lo_encrypt_key_size) {
 839                 q->limits.discard_granularity = 0;
 840                 q->limits.discard_alignment = 0;
 841                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 842                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 843                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 844                 return;
 845         }
 846
 847         q->limits.discard_granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 848         q->limits.discard_alignment = 0;
 849
 850         blk_queue_max_discard_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 851         blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 852         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 853 }
 854
 855 static void loop_unprepare_queue(struct loop_device *lo)
 856 {
 857         kthread_flush_worker(&lo->worker);
 858         kthread_stop(lo->worker_task);
 859 }
 860
 861 static int loop_kthread_worker_fn(void *worker_ptr)
 862 {
 863         current->flags |= PF_LESS_THROTTLE;
 864         return kthread_worker_fn(worker_ptr);
 865 }
 866
 867 static int loop_prepare_queue(struct loop_device *lo)
 868 {
 869         kthread_init_worker(&lo->worker);
 870         lo->worker_task = kthread_run(loop_kthread_worker_fn,
 871                         &lo->worker, "loop%d", lo->lo_number);
 872         if (IS_ERR(lo->worker_task))
 873                 return -ENOMEM;
 874         set_user_nice(lo->worker_task, MIN_NICE);
 875         return 0;
 876 }
 877
 878 static int loop_set_fd(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 879                        struct block_device *bdev, unsigned int arg)
 880 {
 881         struct file     *file, *f;
 882         struct inode    *inode;
 883         struct address_space *mapping;
 884         int             lo_flags = 0;
 885         int             error;
 886         loff_t          size;
 887
 888         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 889         __module_get(THIS_MODULE);
 890
 891         error = -EBADF;
 892         file = fget(arg);
 893         if (!file)
 894                 goto out;
 895
 896         error = -EBUSY;
 897         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
 898                 goto out_putf;
 899
 900         /* Avoid recursion */
 901         f = file;
 902         while (is_loop_device(f)) {
 903                 struct loop_device *l;
 904
 905                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 906                         goto out_putf;
 907
 908                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 909                 if (l->lo_state == Lo_unbound) {
 910                         error = -EINVAL;
 911                         goto out_putf;
 912                 }
 913                 f = l->lo_backing_file;
 914         }
 915
 916         mapping = file->f_mapping;
 917         inode = mapping->host;
 918
 919         error = -EINVAL;
 920         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 921                 goto out_putf;
 922
 923         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
 924             !file->f_op->write_iter)
 925                 lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
 926
 927         error = -EFBIG;
 928         size = get_loop_size(lo, file);
 929         if ((loff_t)(sector_t)size != size)
 930                 goto out_putf;
 931         error = loop_prepare_queue(lo);
 932         if (error)
 933                 goto out_putf;
 934
 935         error = 0;
 936
 937         set_device_ro(bdev, (lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
 938
 939         lo->use_dio = false;
 940         lo->lo_device = bdev;
 941         lo->lo_flags = lo_flags;
 942         lo->lo_backing_file = file;
 943         lo->transfer = NULL;
 944         lo->ioctl = NULL;
 945         lo->lo_sizelimit = 0;
 946         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 947         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 948
 949         if (!(lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
 950                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
 951
 952         loop_update_dio(lo);
 953         set_capacity(lo->lo_disk, size);
 954         bd_set_size(bdev, size << 9);
 955         loop_sysfs_init(lo);
 956         /* let user-space know about the new size */
 957         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 958
 959         set_blocksize(bdev, S_ISBLK(inode->i_mode) ?
 960                       block_size(inode->i_bdev) : PAGE_SIZE);
 961
 962         lo->lo_state = Lo_bound;
 963         if (part_shift)
 964                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
 965         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)
 966                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 967
 968         /* Grab the block_device to prevent its destruction after we
 969          * put /dev/loopXX inode. Later in loop_clr_fd() we bdput(bdev).
 970          */
 971         bdgrab(bdev);
 972         return 0;
 973
 974  out_putf:
 975         fput(file);
 976  out:
 977         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
 978         module_put(THIS_MODULE);
 979         return error;
 980 }
 981
 982 static int
 983 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
 984 {
 985         int err = 0;
 986         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
 987
 988         if (xfer) {
 989                 if (xfer->release)
 990                         err = xfer->release(lo);
 991                 lo->transfer = NULL;
 992                 lo->lo_encryption = NULL;
 993                 module_put(xfer->owner);
 994         }
 995         return err;
 996 }
 997
 998 static int
 999 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
1000                const struct loop_info64 *i)
1001 {
1002         int err = 0;
1003
1004         if (xfer) {
1005                 struct module *owner = xfer->owner;
1006
1007                 if (!try_module_get(owner))
1008                         return -EINVAL;
1009                 if (xfer->init)
1010                         err = xfer->init(lo, i);
1011                 if (err)
1012                         module_put(owner);
1013                 else
1014                         lo->lo_encryption = xfer;
1015         }
1016         return err;
1017 }
1018
1019 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1020 {
1021         struct file *filp = lo->lo_backing_file;
1022         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1023         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1024
1025         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1026                 return -ENXIO;
1027
1028         /*
1029          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1030          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1031          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1032          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1033          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1034          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1035          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1036          * command to fail with EBUSY.
1037          */
1038         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1039                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1040                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1041                 return 0;
1042         }
1043
1044         if (filp == NULL)
1045                 return -EINVAL;
1046
1047         /* freeze request queue during the transition */
1048         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1049
1050         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1051         lo->lo_state = Lo_rundown;
1052         lo->lo_backing_file = NULL;
1053         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1054
1055         loop_release_xfer(lo);
1056         lo->transfer = NULL;
1057         lo->ioctl = NULL;
1058         lo->lo_device = NULL;
1059         lo->lo_encryption = NULL;
1060         lo->lo_offset = 0;
1061         lo->lo_sizelimit = 0;
1062         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1063         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1064         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1065         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1066         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1067         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1068         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, 512);
1069         if (bdev) {
1070                 bdput(bdev);
1071                 invalidate_bdev(bdev);
1072         }
1073         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1074         loop_sysfs_exit(lo);
1075         if (bdev) {
1076                 bd_set_size(bdev, 0);
1077                 /* let user-space know about this change */
1078                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1079         }
1080         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1081         lo->lo_state = Lo_unbound;
1082         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1083         module_put(THIS_MODULE);
1084         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1085
1086         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev)
1087                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1088         lo->lo_flags = 0;
1089         if (!part_shift)
1090                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1091         loop_unprepare_queue(lo);
1092         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1093         /*
1094          * Need not hold lo_ctl_mutex to fput backing file.
1095          * Calling fput holding lo_ctl_mutex triggers a circular
1096          * lock dependency possibility warning as fput can take
1097          * bd_mutex which is usually taken before lo_ctl_mutex.
1098          */
1099         fput(filp);
1100         return 0;
1101 }
1102
1103 static int
1104 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1105 {
1106         int err;
1107         struct loop_func_table *xfer;
1108         kuid_t uid = current_uid();
1109
1110         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1111             !uid_eq(lo->lo_key_owner, uid) &&
1112             !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1113                 return -EPERM;
1114         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1115                 return -ENXIO;
1116         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE)
1117                 return -EINVAL;
1118
1119         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1120         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1121
1122         err = loop_release_xfer(lo);
1123         if (err)
1124                 goto exit;
1125
1126         if (info->lo_encrypt_type) {
1127                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1128
1129                 if (type >= MAX_LO_CRYPT) {
1130                         err = -EINVAL;
1131                         goto exit;
1132                 }
1133                 xfer = xfer_funcs[type];
1134                 if (xfer == NULL) {
1135                         err = -EINVAL;
1136                         goto exit;
1137                 }
1138         } else
1139                 xfer = NULL;
1140
1141         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1142         if (err)
1143                 goto exit;
1144
1145         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1146             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1147                 if (figure_loop_size(lo, info->lo_offset, info->lo_sizelimit)) {
1148                         err = -EFBIG;
1149                         goto exit;
1150                 }
1151         }
1152
1153         loop_config_discard(lo);
1154
1155         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1156         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1157         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1158         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1159
1160         if (!xfer)
1161                 xfer = &none_funcs;
1162         lo->transfer = xfer->transfer;
1163         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1164
1165         if ((lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) !=
1166              (info->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR))
1167                 lo->lo_flags ^= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1168
1169         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1170         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1171         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1172         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1173                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1174                        info->lo_encrypt_key_size);
1175                 lo->lo_key_owner = uid;
1176         }
1177
1178         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1179         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1180
1181  exit:
1182         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1183
1184         if (!err && (info->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1185              !(lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1186                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1187                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1188                 loop_reread_partitions(lo, lo->lo_device);
1189         }
1190
1191         return err;
1192 }
1193
1194 static int
1195 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1196 {
1197         struct file *file;
1198         struct kstat stat;
1199         int ret;
1200
1201         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1202                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1203                 return -ENXIO;
1204         }
1205
1206         memset(info, 0, sizeof(*info));
1207         info->lo_number = lo->lo_number;
1208         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1209         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1210         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1211         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1212         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1213         info->lo_encrypt_type =
1214                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1215         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1216                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1217                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1218                        lo->lo_encrypt_key_size);
1219         }
1220
1221         /* Drop lo_ctl_mutex while we call into the filesystem. */
1222         file = get_file(lo->lo_backing_file);
1223         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1224         ret = vfs_getattr(&file->f_path, &stat, STATX_INO,
1225                           AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1226         if (!ret) {
1227                 info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1228                 info->lo_inode = stat.ino;
1229                 info->lo_rdevice = huge_encode_dev(stat.rdev);
1230         }
1231         fput(file);
1232         return ret;
1233 }
1234
1235 static void
1236 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1237 {
1238         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1239         info64->lo_number = info->lo_number;
1240         info64->lo_device = info->lo_device;
1241         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1242         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1243         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1244         info64->lo_sizelimit = 0;
1245         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1246         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1247         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1248         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1249         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1250         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1251                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1252         else
1253                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1254         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1255 }
1256
1257 static int
1258 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1259 {
1260         memset(info, 0, sizeof(*info));
1261         info->lo_number = info64->lo_number;
1262         info->lo_device = info64->lo_device;
1263         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1264         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1265         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1266         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1267         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1268         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1269         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1270         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1271         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1272                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1273         else
1274                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1275         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1276
1277         /* error in case values were truncated */
1278         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1279             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1280             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1281             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1282                 return -EOVERFLOW;
1283
1284         return 0;
1285 }
1286
1287 static int
1288 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1289 {
1290         struct loop_info info;
1291         struct loop_info64 info64;
1292
1293         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1294                 return -EFAULT;
1295         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1296         return loop_set_status(lo, &info64);
1297 }
1298
1299 static int
1300 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1301 {
1302         struct loop_info64 info64;
1303
1304         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1305                 return -EFAULT;
1306         return loop_set_status(lo, &info64);
1307 }
1308
1309 static int
1310 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1311         struct loop_info info;
1312         struct loop_info64 info64;
1313         int err;
1314
1315         if (!arg) {
1316                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1317                 return -EINVAL;
1318         }
1319         err = loop_get_status(lo, &info64);
1320         if (!err)
1321                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1322         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1323                 err = -EFAULT;
1324
1325         return err;
1326 }
1327
1328 static int
1329 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1330         struct loop_info64 info64;
1331         int err;
1332
1333         if (!arg) {
1334                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1335                 return -EINVAL;
1336         }
1337         err = loop_get_status(lo, &info64);
1338         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1339                 err = -EFAULT;
1340
1341         return err;
1342 }
1343
1344 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1345 {
1346         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1347                 return -ENXIO;
1348
1349         return figure_loop_size(lo, lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit);
1350 }
1351
1352 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1353 {
1354         int error = -ENXIO;
1355         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1356                 goto out;
1357
1358         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1359         if (lo->use_dio == !!arg)
1360                 return 0;
1361         error = -EINVAL;
1362  out:
1363         return error;
1364 }
1365
1366 static int loop_set_block_size(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1367 {
1368         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1369                 return -ENXIO;
1370
1371         if (arg < 512 || arg > PAGE_SIZE || !is_power_of_2(arg))
1372                 return -EINVAL;
1373
1374         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1375
1376         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1377         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1378         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, arg);
1379         loop_update_dio(lo);
1380
1381         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1382
1383         return 0;
1384 }
1385
1386 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1387         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1388 {
1389         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1390         int err;
1391
1392         err = mutex_lock_killable_nested(&lo->lo_ctl_mutex, 1);
1393         if (err)
1394                 goto out_unlocked;
1395
1396         switch (cmd) {
1397         case LOOP_SET_FD:
1398                 err = loop_set_fd(lo, mode, bdev, arg);
1399                 break;
1400         case LOOP_CHANGE_FD:
1401                 err = loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1402                 break;
1403         case LOOP_CLR_FD:
1404                 /* loop_clr_fd would have unlocked lo_ctl_mutex on success */
1405                 err = loop_clr_fd(lo);
1406                 if (!err)
1407                         goto out_unlocked;
1408                 break;
1409         case LOOP_SET_STATUS:
1410                 err = -EPERM;
1411                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1412                         err = loop_set_status_old(lo,
1413                                         (struct loop_info __user *)arg);
1414                 break;
1415         case LOOP_GET_STATUS:
1416                 err = loop_get_status_old(lo, (struct loop_info __user *) arg);
1417                 /* loop_get_status() unlocks lo_ctl_mutex */
1418                 goto out_unlocked;
1419         case LOOP_SET_STATUS64:
1420                 err = -EPERM;
1421                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1422                         err = loop_set_status64(lo,
1423                                         (struct loop_info64 __user *) arg);
1424                 break;
1425         case LOOP_GET_STATUS64:
1426                 err = loop_get_status64(lo, (struct loop_info64 __user *) arg);
1427                 /* loop_get_status() unlocks lo_ctl_mutex */
1428                 goto out_unlocked;
1429         case LOOP_SET_CAPACITY:
1430                 err = -EPERM;
1431                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1432                         err = loop_set_capacity(lo);
1433                 break;
1434         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1435                 err = -EPERM;
1436                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1437                         err = loop_set_dio(lo, arg);
1438                 break;
1439         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1440                 err = -EPERM;
1441                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1442                         err = loop_set_block_size(lo, arg);
1443                 break;
1444         default:
1445                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1446         }
1447         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1448
1449 out_unlocked:
1450         return err;
1451 }
1452
1453 #ifdef CONFIG_COMPAT
1454 struct compat_loop_info {
1455         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1456         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1457         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1458         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1459         compat_int_t    lo_offset;
1460         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1461         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1462         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1463         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1464         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1465         compat_ulong_t  lo_init[2];
1466         char            reserved[4];
1467 };
1468
1469 /*
1470  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1471  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1472  */
1473 static noinline int
1474 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1475                         struct loop_info64 *info64)
1476 {
1477         struct compat_loop_info info;
1478
1479         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1480                 return -EFAULT;
1481
1482         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1483         info64->lo_number = info.lo_number;
1484         info64->lo_device = info.lo_device;
1485         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1486         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1487         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1488         info64->lo_sizelimit = 0;
1489         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1490         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1491         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1492         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1493         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1494         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1495                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1496         else
1497                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1498         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1499         return 0;
1500 }
1501
1502 /*
1503  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1504  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1505  */
1506 static noinline int
1507 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1508                       struct compat_loop_info __user *arg)
1509 {
1510         struct compat_loop_info info;
1511
1512         memset(&info, 0, sizeof(info));
1513         info.lo_number = info64->lo_number;
1514         info.lo_device = info64->lo_device;
1515         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1516         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1517         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1518         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1519         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1520         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1521         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1522         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1523         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1524                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1525         else
1526                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1527         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1528
1529         /* error in case values were truncated */
1530         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1531             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1532             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1533             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1534             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1535             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1536                 return -EOVERFLOW;
1537
1538         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1539                 return -EFAULT;
1540         return 0;
1541 }
1542
1543 static int
1544 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1545                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1546 {
1547         struct loop_info64 info64;
1548         int ret;
1549
1550         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1551         if (ret < 0)
1552                 return ret;
1553         return loop_set_status(lo, &info64);
1554 }
1555
1556 static int
1557 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1558                        struct compat_loop_info __user *arg)
1559 {
1560         struct loop_info64 info64;
1561         int err;
1562
1563         if (!arg) {
1564                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1565                 return -EINVAL;
1566         }
1567         err = loop_get_status(lo, &info64);
1568         if (!err)
1569                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1570         return err;
1571 }
1572
1573 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1574                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1575 {
1576         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1577         int err;
1578
1579         switch(cmd) {
1580         case LOOP_SET_STATUS:
1581                 err = mutex_lock_killable(&lo->lo_ctl_mutex);
1582                 if (!err) {
1583                         err = loop_set_status_compat(lo,
1584                                                      (const struct compat_loop_info __user *)arg);
1585                         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1586                 }
1587                 break;
1588         case LOOP_GET_STATUS:
1589                 err = mutex_lock_killable(&lo->lo_ctl_mutex);
1590                 if (!err) {
1591                         err = loop_get_status_compat(lo,
1592                                                      (struct compat_loop_info __user *)arg);
1593                         /* loop_get_status() unlocks lo_ctl_mutex */
1594                 }
1595                 break;
1596         case LOOP_SET_CAPACITY:
1597         case LOOP_CLR_FD:
1598         case LOOP_GET_STATUS64:
1599         case LOOP_SET_STATUS64:
1600                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1601         case LOOP_SET_FD:
1602         case LOOP_CHANGE_FD:
1603                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1604                 break;
1605         default:
1606                 err = -ENOIOCTLCMD;
1607                 break;
1608         }
1609         return err;
1610 }
1611 #endif
1612
1613 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1614 {
1615         struct loop_device *lo;
1616         int err = 0;
1617
1618         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1619         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1620         if (!lo) {
1621                 err = -ENXIO;
1622                 goto out;
1623         }
1624
1625         atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1626 out:
1627         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1628         return err;
1629 }
1630
1631 static void __lo_release(struct loop_device *lo)
1632 {
1633         int err;
1634
1635         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1636                 return;
1637
1638         mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1639         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1640                 /*
1641                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1642                  * and remove configuration after last close.
1643                  */
1644                 err = loop_clr_fd(lo);
1645                 if (!err)
1646                         return;
1647         } else if (lo->lo_state == Lo_bound) {
1648                 /*
1649                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1650                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1651                  */
1652                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1653                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1654         }
1655
1656         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1657 }
1658
1659 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1660 {
1661         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1662         __lo_release(disk->private_data);
1663         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1664 }
1665
1666 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1667         .owner =        THIS_MODULE,
1668         .open =         lo_open,
1669         .release =      lo_release,
1670         .ioctl =        lo_ioctl,
1671 #ifdef CONFIG_COMPAT
1672         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1673 #endif
1674 };
1675
1676 /*
1677  * And now the modules code and kernel interface.
1678  */
1679 static int max_loop;
1680 module_param(max_loop, int, S_IRUGO);
1681 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1682 module_param(max_part, int, S_IRUGO);
1683 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1684 MODULE_LICENSE("GPL");
1685 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1686
1687 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1688 {
1689         unsigned int n = funcs->number;
1690
1691         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1692                 return -EINVAL;
1693         xfer_funcs[n] = funcs;
1694         return 0;
1695 }
1696
1697 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1698 {
1699         struct loop_device *lo = ptr;
1700         struct loop_func_table *xfer = data;
1701
1702         mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1703         if (lo->lo_encryption == xfer)
1704                 loop_release_xfer(lo);
1705         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1706         return 0;
1707 }
1708
1709 int loop_unregister_transfer(int number)
1710 {
1711         unsigned int n = number;
1712         struct loop_func_table *xfer;
1713
1714         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1715                 return -EINVAL;
1716
1717         xfer_funcs[n] = NULL;
1718         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1719         return 0;
1720 }
1721
1722 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1723 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
1724
1725 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1726                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
1727 {
1728         struct request *rq = bd->rq;
1729         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1730         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1731
1732         blk_mq_start_request(rq);
1733
1734         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1735                 return BLK_STS_IOERR;
1736
1737         switch (req_op(rq)) {
1738         case REQ_OP_FLUSH:
1739         case REQ_OP_DISCARD:
1740         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1741                 cmd->use_aio = false;
1742                 break;
1743         default:
1744                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
1745                 break;
1746         }
1747
1748         /* always use the first bio's css */
1749 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1750         if (cmd->use_aio && rq->bio && rq->bio->bi_css) {
1751                 cmd->css = rq->bio->bi_css;
1752                 css_get(cmd->css);
1753         } else
1754 #endif
1755                 cmd->css = NULL;
1756         kthread_queue_work(&lo->worker, &cmd->work);
1757
1758         return BLK_STS_OK;
1759 }
1760
1761 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
1762 {
1763         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
1764         const bool write = op_is_write(req_op(rq));
1765         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1766         int ret = 0;
1767
1768         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
1769                 ret = -EIO;
1770                 goto failed;
1771         }
1772
1773         ret = do_req_filebacked(lo, rq);
1774  failed:
1775         /* complete non-aio request */
1776         if (!cmd->use_aio || ret) {
1777                 cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
1778                 blk_mq_complete_request(rq);
1779         }
1780 }
1781
1782 static void loop_queue_work(struct kthread_work *work)
1783 {
1784         struct loop_cmd *cmd =
1785                 container_of(work, struct loop_cmd, work);
1786
1787         loop_handle_cmd(cmd);
1788 }
1789
1790 static int loop_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
1791                 unsigned int hctx_idx, unsigned int numa_node)
1792 {
1793         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1794
1795         kthread_init_work(&cmd->work, loop_queue_work);
1796         return 0;
1797 }
1798
1799 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
1800         .queue_rq       = loop_queue_rq,
1801         .init_request   = loop_init_request,
1802         .complete       = lo_complete_rq,
1803 };
1804
1805 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
1806 {
1807         struct loop_device *lo;
1808         struct gendisk *disk;
1809         int err;
1810
1811         err = -ENOMEM;
1812         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
1813         if (!lo)
1814                 goto out;
1815
1816         lo->lo_state = Lo_unbound;
1817
1818         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
1819         if (i >= 0) {
1820                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
1821                 if (err == -ENOSPC)
1822                         err = -EEXIST;
1823         } else {
1824                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
1825         }
1826         if (err < 0)
1827                 goto out_free_dev;
1828         i = err;
1829
1830         err = -ENOMEM;
1831         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
1832         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
1833         lo->tag_set.queue_depth = 128;
1834         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
1835         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
1836         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE | BLK_MQ_F_SG_MERGE;
1837         lo->tag_set.driver_data = lo;
1838
1839         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
1840         if (err)
1841                 goto out_free_idr;
1842
1843         lo->lo_queue = blk_mq_init_queue(&lo->tag_set);
1844         if (IS_ERR_OR_NULL(lo->lo_queue)) {
1845                 err = PTR_ERR(lo->lo_queue);
1846                 goto out_cleanup_tags;
1847         }
1848         lo->lo_queue->queuedata = lo;
1849
1850         blk_queue_max_hw_sectors(lo->lo_queue, BLK_DEF_MAX_SECTORS);
1851
1852         /*
1853          * By default, we do buffer IO, so it doesn't make sense to enable
1854          * merge because the I/O submitted to backing file is handled page by
1855          * page. For directio mode, merge does help to dispatch bigger request
1856          * to underlayer disk. We will enable merge once directio is enabled.
1857          */
1858         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
1859
1860         err = -ENOMEM;
1861         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
1862         if (!disk)
1863                 goto out_free_queue;
1864
1865         /*
1866          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
1867          * scanning can be requested individually per-device during its
1868          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
1869          * devices. The needed partition minors are allocated from the
1870          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
1871          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
1872          * used.
1873          *
1874          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
1875          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
1876          * multiples of max_part.
1877          *
1878          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
1879          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
1880          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
1881          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
1882          */
1883         if (!part_shift)
1884                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1885         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
1886         mutex_init(&lo->lo_ctl_mutex);
1887         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
1888         lo->lo_number           = i;
1889         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
1890         disk->major             = LOOP_MAJOR;
1891         disk->first_minor       = i << part_shift;
1892         disk->fops              = &lo_fops;
1893         disk->private_data      = lo;
1894         disk->queue             = lo->lo_queue;
1895         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
1896         add_disk(disk);
1897         *l = lo;
1898         return lo->lo_number;
1899
1900 out_free_queue:
1901         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
1902 out_cleanup_tags:
1903         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
1904 out_free_idr:
1905         idr_remove(&loop_index_idr, i);
1906 out_free_dev:
1907         kfree(lo);
1908 out:
1909         return err;
1910 }
1911
1912 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
1913 {
1914         del_gendisk(lo->lo_disk);
1915         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
1916         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
1917         put_disk(lo->lo_disk);
1918         kfree(lo);
1919 }
1920
1921 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
1922 {
1923         struct loop_device *lo = ptr;
1924         struct loop_device **l = data;
1925
1926         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
1927                 *l = lo;
1928                 return 1;
1929         }
1930         return 0;
1931 }
1932
1933 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
1934 {
1935         struct loop_device *lo;
1936         int ret = -ENODEV;
1937
1938         if (i < 0) {
1939                 int err;
1940
1941                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
1942                 if (err == 1) {
1943                         *l = lo;
1944                         ret = lo->lo_number;
1945                 }
1946                 goto out;
1947         }
1948
1949         /* lookup and return a specific i */
1950         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
1951         if (lo) {
1952                 *l = lo;
1953                 ret = lo->lo_number;
1954         }
1955 out:
1956         return ret;
1957 }
1958
1959 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
1960 {
1961         struct loop_device *lo;
1962         struct kobject *kobj;
1963         int err;
1964
1965         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1966         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
1967         if (err < 0)
1968                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
1969         if (err < 0)
1970                 kobj = NULL;
1971         else
1972                 kobj = get_disk_and_module(lo->lo_disk);
1973         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1974
1975         *part = 0;
1976         return kobj;
1977 }
1978
1979 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1980                                unsigned long parm)
1981 {
1982         struct loop_device *lo;
1983         int ret = -ENOSYS;
1984
1985         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1986         switch (cmd) {
1987         case LOOP_CTL_ADD:
1988                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
1989                 if (ret >= 0) {
1990                         ret = -EEXIST;
1991                         break;
1992                 }
1993                 ret = loop_add(&lo, parm);
1994                 break;
1995         case LOOP_CTL_REMOVE:
1996                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
1997                 if (ret < 0)
1998                         break;
1999                 ret = mutex_lock_killable(&lo->lo_ctl_mutex);
2000                 if (ret)
2001                         break;
2002                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
2003                         ret = -EBUSY;
2004                         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
2005                         break;
2006                 }
2007                 if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
2008                         ret = -EBUSY;
2009                         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
2010                         break;
2011                 }
2012                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
2013                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
2014                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
2015                 loop_remove(lo);
2016                 break;
2017         case LOOP_CTL_GET_FREE:
2018                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
2019                 if (ret >= 0)
2020                         break;
2021                 ret = loop_add(&lo, -1);
2022         }
2023         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
2024
2025         return ret;
2026 }
2027
2028 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
2029         .open           = nonseekable_open,
2030         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
2031         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
2032         .owner          = THIS_MODULE,
2033         .llseek         = noop_llseek,
2034 };
2035
2036 static struct miscdevice loop_misc = {
2037         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
2038         .name           = "loop-control",
2039         .fops           = &loop_ctl_fops,
2040 };
2041
2042 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
2043 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
2044
2045 static int __init loop_init(void)
2046 {
2047         int i, nr;
2048         unsigned long range;
2049         struct loop_device *lo;
2050         int err;
2051
2052         part_shift = 0;
2053         if (max_part > 0) {
2054                 part_shift = fls(max_part);
2055
2056                 /*
2057                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2058                  * to user space so that user can decide correct minor number
2059                  * if [s]he want to create more devices.
2060                  *
2061                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2062                  * for the whole disk.
2063                  */
2064                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2065         }
2066
2067         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2068                 err = -EINVAL;
2069                 goto err_out;
2070         }
2071
2072         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2073                 err = -EINVAL;
2074                 goto err_out;
2075         }
2076
2077         /*
2078          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2079          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2080          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2081          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2082          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2083          * a 'dead' device node.
2084          */
2085         if (max_loop) {
2086                 nr = max_loop;
2087                 range = max_loop << part_shift;
2088         } else {
2089                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2090                 range = 1UL << MINORBITS;
2091         }
2092
2093         err = misc_register(&loop_misc);
2094         if (err < 0)
2095                 goto err_out;
2096
2097
2098         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop")) {
2099                 err = -EIO;
2100                 goto misc_out;
2101         }
2102
2103         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
2104                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
2105
2106         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2107         mutex_lock(&loop_index_mutex);
2108         for (i = 0; i < nr; i++)
2109                 loop_add(&lo, i);
2110         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
2111
2112         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2113         return 0;
2114
2115 misc_out:
2116         misc_deregister(&loop_misc);
2117 err_out:
2118         return err;
2119 }
2120
2121 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
2122 {
2123         struct loop_device *lo = ptr;
2124
2125         loop_remove(lo);
2126         return 0;
2127 }
2128
2129 static void __exit loop_exit(void)
2130 {
2131         unsigned long range;
2132
2133         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
2134
2135         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
2136         idr_destroy(&loop_index_idr);
2137
2138         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
2139         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2140
2141         misc_deregister(&loop_misc);
2142 }
2143
2144 module_init(loop_init);
2145 module_exit(loop_exit);
2146
2147 #ifndef MODULE
2148 static int __init max_loop_setup(char *str)
2149 {
2150         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2151         return 1;
2152 }
2153
2154 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2155 #endif