drivers/block/loop.c

   1 /*
   2  *  linux/drivers/block/loop.c
   3  *
   4  *  Written by Theodore Ts'o, 3/29/93
   5  *
   6  * Copyright 1993 by Theodore Ts'o.  Redistribution of this file is
   7  * permitted under the GNU General Public License.
   8  *
   9  * DES encryption plus some minor changes by Werner Almesberger, 30-MAY-1993
  10  * more DES encryption plus IDEA encryption by Nicholas J. Leon, June 20, 1996
  11  *
  12  * Modularized and updated for 1.1.16 kernel - Mitch Dsouza 28th May 1994
  13  * Adapted for 1.3.59 kernel - Andries Brouwer, 1 Feb 1996
  14  *
  15  * Fixed do_loop_request() re-entrancy - Vincent.Renardias@waw.com Mar 20, 1997
  16  *
  17  * Added devfs support - Richard Gooch <rgooch@atnf.csiro.au> 16-Jan-1998
  18  *
  19  * Handle sparse backing files correctly - Kenn Humborg, Jun 28, 1998
  20  *
  21  * Loadable modules and other fixes by AK, 1998
  22  *
  23  * Make real block number available to downstream transfer functions, enables
  24  * CBC (and relatives) mode encryption requiring unique IVs per data block.
  25  * Reed H. Petty, rhp@draper.net
  26  *
  27  * Maximum number of loop devices now dynamic via max_loop module parameter.
  28  * Russell Kroll <rkroll@exploits.org> 19990701
  29  *
  30  * Maximum number of loop devices when compiled-in now selectable by passing
  31  * max_loop=<1-255> to the kernel on boot.
  32  * Erik I. Bolsø, <eriki@himolde.no>, Oct 31, 1999
  33  *
  34  * Completely rewrite request handling to be make_request_fn style and
  35  * non blocking, pushing work to a helper thread. Lots of fixes from
  36  * Al Viro too.
  37  * Jens Axboe <axboe@suse.de>, Nov 2000
  38  *
  39  * Support up to 256 loop devices
  40  * Heinz Mauelshagen <mge@sistina.com>, Feb 2002
  41  *
  42  * Support for falling back on the write file operation when the address space
  43  * operations write_begin is not available on the backing filesystem.
  44  * Anton Altaparmakov, 16 Feb 2005
  45  *
  46  * Still To Fix:
  47  * - Advisory locking is ignored here.
  48  * - Should use an own CAP_* category instead of CAP_SYS_ADMIN
  49  *
  50  */
  51
  52 #include <linux/module.h>
  53 #include <linux/moduleparam.h>
  54 #include <linux/sched.h>
  55 #include <linux/fs.h>
  56 #include <linux/file.h>
  57 #include <linux/stat.h>
  58 #include <linux/errno.h>
  59 #include <linux/major.h>
  60 #include <linux/wait.h>
  61 #include <linux/blkdev.h>
  62 #include <linux/blkpg.h>
  63 #include <linux/init.h>
  64 #include <linux/swap.h>
  65 #include <linux/slab.h>
  66 #include <linux/compat.h>
  67 #include <linux/suspend.h>
  68 #include <linux/freezer.h>
  69 #include <linux/mutex.h>
  70 #include <linux/writeback.h>
  71 #include <linux/completion.h>
  72 #include <linux/highmem.h>
  73 #include <linux/kthread.h>
  74 #include <linux/splice.h>
  75 #include <linux/sysfs.h>
  76 #include <linux/miscdevice.h>
  77 #include <linux/falloc.h>
  78 #include <linux/uio.h>
  79 #include <linux/ioprio.h>
  80 #include <linux/blk-cgroup.h>
  81
  82 #include "loop.h"
  83
  84 #include <linux/uaccess.h>
  85
  86 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  87 static DEFINE_MUTEX(loop_ctl_mutex);
  88
  89 static int max_part;
  90 static int part_shift;
  91
  92 static int transfer_xor(struct loop_device *lo, int cmd,
  93                         struct page *raw_page, unsigned raw_off,
  94                         struct page *loop_page, unsigned loop_off,
  95                         int size, sector_t real_block)
  96 {
  97         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page) + raw_off;
  98         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page) + loop_off;
  99         char *in, *out, *key;
 100         int i, keysize;
 101
 102         if (cmd == READ) {
 103                 in = raw_buf;
 104                 out = loop_buf;
 105         } else {
 106                 in = loop_buf;
 107                 out = raw_buf;
 108         }
 109
 110         key = lo->lo_encrypt_key;
 111         keysize = lo->lo_encrypt_key_size;
 112         for (i = 0; i < size; i++)
 113                 *out++ = *in++ ^ key[(i & 511) % keysize];
 114
 115         kunmap_atomic(loop_buf);
 116         kunmap_atomic(raw_buf);
 117         cond_resched();
 118         return 0;
 119 }
 120
 121 static int xor_init(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
 122 {
 123         if (unlikely(info->lo_encrypt_key_size <= 0))
 124                 return -EINVAL;
 125         return 0;
 126 }
 127
 128 static struct loop_func_table none_funcs = {
 129         .number = LO_CRYPT_NONE,
 130 };
 131
 132 static struct loop_func_table xor_funcs = {
 133         .number = LO_CRYPT_XOR,
 134         .transfer = transfer_xor,
 135         .init = xor_init
 136 };
 137
 138 /* xfer_funcs[0] is special - its release function is never called */
 139 static struct loop_func_table *xfer_funcs[MAX_LO_CRYPT] = {
 140         &none_funcs,
 141         &xor_funcs
 142 };
 143
 144 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 145 {
 146         loff_t loopsize;
 147
 148         /* Compute loopsize in bytes */
 149         loopsize = i_size_read(file->f_mapping->host);
 150         if (offset > 0)
 151                 loopsize -= offset;
 152         /* offset is beyond i_size, weird but possible */
 153         if (loopsize < 0)
 154                 return 0;
 155
 156         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 157                 loopsize = sizelimit;
 158         /*
 159          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 160          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 161          */
 162         return loopsize >> 9;
 163 }
 164
 165 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 166 {
 167         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 168 }
 169
 170 static void __loop_update_dio(struct loop_device *lo, bool dio)
 171 {
 172         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 173         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 174         struct inode *inode = mapping->host;
 175         unsigned short sb_bsize = 0;
 176         unsigned dio_align = 0;
 177         bool use_dio;
 178
 179         if (inode->i_sb->s_bdev) {
 180                 sb_bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
 181                 dio_align = sb_bsize - 1;
 182         }
 183
 184         /*
 185          * We support direct I/O only if lo_offset is aligned with the
 186          * logical I/O size of backing device, and the logical block
 187          * size of loop is bigger than the backing device's and the loop
 188          * needn't transform transfer.
 189          *
 190          * TODO: the above condition may be loosed in the future, and
 191          * direct I/O may be switched runtime at that time because most
 192          * of requests in sane applications should be PAGE_SIZE aligned
 193          */
 194         if (dio) {
 195                 if (queue_logical_block_size(lo->lo_queue) >= sb_bsize &&
 196                                 !(lo->lo_offset & dio_align) &&
 197                                 mapping->a_ops->direct_IO &&
 198                                 !lo->transfer)
 199                         use_dio = true;
 200                 else
 201                         use_dio = false;
 202         } else {
 203                 use_dio = false;
 204         }
 205
 206         if (lo->use_dio == use_dio)
 207                 return;
 208
 209         /* flush dirty pages before changing direct IO */
 210         vfs_fsync(file, 0);
 211
 212         /*
 213          * The flag of LO_FLAGS_DIRECT_IO is handled similarly with
 214          * LO_FLAGS_READ_ONLY, both are set from kernel, and losetup
 215          * will get updated by ioctl(LOOP_GET_STATUS)
 216          */
 217         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 218         lo->use_dio = use_dio;
 219         if (use_dio) {
 220                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 221                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 222         } else {
 223                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 224                 lo->lo_flags &= ~LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 225         }
 226         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 227 }
 228
 229 static int
 230 figure_loop_size(struct loop_device *lo, loff_t offset, loff_t sizelimit)
 231 {
 232         loff_t size = get_size(offset, sizelimit, lo->lo_backing_file);
 233         sector_t x = (sector_t)size;
 234         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 235
 236         if (unlikely((loff_t)x != size))
 237                 return -EFBIG;
 238         if (lo->lo_offset != offset)
 239                 lo->lo_offset = offset;
 240         if (lo->lo_sizelimit != sizelimit)
 241                 lo->lo_sizelimit = sizelimit;
 242         set_capacity(lo->lo_disk, x);
 243         bd_set_size(bdev, (loff_t)get_capacity(bdev->bd_disk) << 9);
 244         /* let user-space know about the new size */
 245         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 246         return 0;
 247 }
 248
 249 static inline int
 250 lo_do_transfer(struct loop_device *lo, int cmd,
 251                struct page *rpage, unsigned roffs,
 252                struct page *lpage, unsigned loffs,
 253                int size, sector_t rblock)
 254 {
 255         int ret;
 256
 257         ret = lo->transfer(lo, cmd, rpage, roffs, lpage, loffs, size, rblock);
 258         if (likely(!ret))
 259                 return 0;
 260
 261         printk_ratelimited(KERN_ERR
 262                 "loop: Transfer error at byte offset %llu, length %i.\n",
 263                 (unsigned long long)rblock << 9, size);
 264         return ret;
 265 }
 266
 267 static int lo_write_bvec(struct file *file, struct bio_vec *bvec, loff_t *ppos)
 268 {
 269         struct iov_iter i;
 270         ssize_t bw;
 271
 272         iov_iter_bvec(&i, WRITE, bvec, 1, bvec->bv_len);
 273
 274         file_start_write(file);
 275         bw = vfs_iter_write(file, &i, ppos, 0);
 276         file_end_write(file);
 277
 278         if (likely(bw ==  bvec->bv_len))
 279                 return 0;
 280
 281         printk_ratelimited(KERN_ERR
 282                 "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 283                 (unsigned long long)*ppos, bvec->bv_len);
 284         if (bw >= 0)
 285                 bw = -EIO;
 286         return bw;
 287 }
 288
 289 static int lo_write_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 290                 loff_t pos)
 291 {
 292         struct bio_vec bvec;
 293         struct req_iterator iter;
 294         int ret = 0;
 295
 296         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 297                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &bvec, &pos);
 298                 if (ret < 0)
 299                         break;
 300                 cond_resched();
 301         }
 302
 303         return ret;
 304 }
 305
 306 /*
 307  * This is the slow, transforming version that needs to double buffer the
 308  * data as it cannot do the transformations in place without having direct
 309  * access to the destination pages of the backing file.
 310  */
 311 static int lo_write_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 312                 loff_t pos)
 313 {
 314         struct bio_vec bvec, b;
 315         struct req_iterator iter;
 316         struct page *page;
 317         int ret = 0;
 318
 319         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 320         if (unlikely(!page))
 321                 return -ENOMEM;
 322
 323         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 324                 ret = lo_do_transfer(lo, WRITE, page, 0, bvec.bv_page,
 325                         bvec.bv_offset, bvec.bv_len, pos >> 9);
 326                 if (unlikely(ret))
 327                         break;
 328
 329                 b.bv_page = page;
 330                 b.bv_offset = 0;
 331                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 332                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &b, &pos);
 333                 if (ret < 0)
 334                         break;
 335         }
 336
 337         __free_page(page);
 338         return ret;
 339 }
 340
 341 static int lo_read_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 342                 loff_t pos)
 343 {
 344         struct bio_vec bvec;
 345         struct req_iterator iter;
 346         struct iov_iter i;
 347         ssize_t len;
 348
 349         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 350                 iov_iter_bvec(&i, READ, &bvec, 1, bvec.bv_len);
 351                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 352                 if (len < 0)
 353                         return len;
 354
 355                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 356
 357                 if (len != bvec.bv_len) {
 358                         struct bio *bio;
 359
 360                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 361                                 zero_fill_bio(bio);
 362                         break;
 363                 }
 364                 cond_resched();
 365         }
 366
 367         return 0;
 368 }
 369
 370 static int lo_read_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 371                 loff_t pos)
 372 {
 373         struct bio_vec bvec, b;
 374         struct req_iterator iter;
 375         struct iov_iter i;
 376         struct page *page;
 377         ssize_t len;
 378         int ret = 0;
 379
 380         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 381         if (unlikely(!page))
 382                 return -ENOMEM;
 383
 384         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 385                 loff_t offset = pos;
 386
 387                 b.bv_page = page;
 388                 b.bv_offset = 0;
 389                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 390
 391                 iov_iter_bvec(&i, READ, &b, 1, b.bv_len);
 392                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 393                 if (len < 0) {
 394                         ret = len;
 395                         goto out_free_page;
 396                 }
 397
 398                 ret = lo_do_transfer(lo, READ, page, 0, bvec.bv_page,
 399                         bvec.bv_offset, len, offset >> 9);
 400                 if (ret)
 401                         goto out_free_page;
 402
 403                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 404
 405                 if (len != bvec.bv_len) {
 406                         struct bio *bio;
 407
 408                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 409                                 zero_fill_bio(bio);
 410                         break;
 411                 }
 412         }
 413
 414         ret = 0;
 415 out_free_page:
 416         __free_page(page);
 417         return ret;
 418 }
 419
 420 static int lo_discard(struct loop_device *lo, struct request *rq, loff_t pos)
 421 {
 422         /*
 423          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 424          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 425          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 426          * useful information.
 427          */
 428         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 429         int mode = FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 430         int ret;
 431
 432         if ((!file->f_op->fallocate) || lo->lo_encrypt_key_size) {
 433                 ret = -EOPNOTSUPP;
 434                 goto out;
 435         }
 436
 437         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos, blk_rq_bytes(rq));
 438         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL && ret != -EOPNOTSUPP))
 439                 ret = -EIO;
 440  out:
 441         return ret;
 442 }
 443
 444 static int lo_req_flush(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 445 {
 446         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 447         int ret = vfs_fsync(file, 0);
 448         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 449                 ret = -EIO;
 450
 451         return ret;
 452 }
 453
 454 static void lo_complete_rq(struct request *rq)
 455 {
 456         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 457         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
 458
 459         if (!cmd->use_aio || cmd->ret < 0 || cmd->ret == blk_rq_bytes(rq) ||
 460             req_op(rq) != REQ_OP_READ) {
 461                 if (cmd->ret < 0)
 462                         ret = BLK_STS_IOERR;
 463                 goto end_io;
 464         }
 465
 466         /*
 467          * Short READ - if we got some data, advance our request and
 468          * retry it. If we got no data, end the rest with EIO.
 469          */
 470         if (cmd->ret) {
 471                 blk_update_request(rq, BLK_STS_OK, cmd->ret);
 472                 cmd->ret = 0;
 473                 blk_mq_requeue_request(rq, true);
 474         } else {
 475                 if (cmd->use_aio) {
 476                         struct bio *bio = rq->bio;
 477
 478                         while (bio) {
 479                                 zero_fill_bio(bio);
 480                                 bio = bio->bi_next;
 481                         }
 482                 }
 483                 ret = BLK_STS_IOERR;
 484 end_io:
 485                 blk_mq_end_request(rq, ret);
 486         }
 487 }
 488
 489 static void lo_rw_aio_do_completion(struct loop_cmd *cmd)
 490 {
 491         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 492
 493         if (!atomic_dec_and_test(&cmd->ref))
 494                 return;
 495         kfree(cmd->bvec);
 496         cmd->bvec = NULL;
 497         blk_mq_complete_request(rq);
 498 }
 499
 500 static void lo_rw_aio_complete(struct kiocb *iocb, long ret, long ret2)
 501 {
 502         struct loop_cmd *cmd = container_of(iocb, struct loop_cmd, iocb);
 503
 504         if (cmd->css)
 505                 css_put(cmd->css);
 506         cmd->ret = ret;
 507         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 508 }
 509
 510 static int lo_rw_aio(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd,
 511                      loff_t pos, bool rw)
 512 {
 513         struct iov_iter iter;
 514         struct bio_vec *bvec;
 515         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 516         struct bio *bio = rq->bio;
 517         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 518         unsigned int offset;
 519         int segments = 0;
 520         int ret;
 521
 522         if (rq->bio != rq->biotail) {
 523                 struct req_iterator iter;
 524                 struct bio_vec tmp;
 525
 526                 __rq_for_each_bio(bio, rq)
 527                         segments += bio_segments(bio);
 528                 bvec = kmalloc_array(segments, sizeof(struct bio_vec),
 529                                      GFP_NOIO);
 530                 if (!bvec)
 531                         return -EIO;
 532                 cmd->bvec = bvec;
 533
 534                 /*
 535                  * The bios of the request may be started from the middle of
 536                  * the 'bvec' because of bio splitting, so we can't directly
 537                  * copy bio->bi_iov_vec to new bvec. The rq_for_each_segment
 538                  * API will take care of all details for us.
 539                  */
 540                 rq_for_each_segment(tmp, rq, iter) {
 541                         *bvec = tmp;
 542                         bvec++;
 543                 }
 544                 bvec = cmd->bvec;
 545                 offset = 0;
 546         } else {
 547                 /*
 548                  * Same here, this bio may be started from the middle of the
 549                  * 'bvec' because of bio splitting, so offset from the bvec
 550                  * must be passed to iov iterator
 551                  */
 552                 offset = bio->bi_iter.bi_bvec_done;
 553                 bvec = __bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
 554                 segments = bio_segments(bio);
 555         }
 556         atomic_set(&cmd->ref, 2);
 557
 558         iov_iter_bvec(&iter, rw, bvec, segments, blk_rq_bytes(rq));
 559         iter.iov_offset = offset;
 560
 561         cmd->iocb.ki_pos = pos;
 562         cmd->iocb.ki_filp = file;
 563         cmd->iocb.ki_complete = lo_rw_aio_complete;
 564         cmd->iocb.ki_flags = IOCB_DIRECT;
 565         cmd->iocb.ki_ioprio = IOPRIO_PRIO_VALUE(IOPRIO_CLASS_NONE, 0);
 566         if (cmd->css)
 567                 kthread_associate_blkcg(cmd->css);
 568
 569         if (rw == WRITE)
 570                 ret = call_write_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 571         else
 572                 ret = call_read_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 573
 574         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 575         kthread_associate_blkcg(NULL);
 576
 577         if (ret != -EIOCBQUEUED)
 578                 cmd->iocb.ki_complete(&cmd->iocb, ret, 0);
 579         return 0;
 580 }
 581
 582 static int do_req_filebacked(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 583 {
 584         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 585         loff_t pos = ((loff_t) blk_rq_pos(rq) << 9) + lo->lo_offset;
 586
 587         /*
 588          * lo_write_simple and lo_read_simple should have been covered
 589          * by io submit style function like lo_rw_aio(), one blocker
 590          * is that lo_read_simple() need to call flush_dcache_page after
 591          * the page is written from kernel, and it isn't easy to handle
 592          * this in io submit style function which submits all segments
 593          * of the req at one time. And direct read IO doesn't need to
 594          * run flush_dcache_page().
 595          */
 596         switch (req_op(rq)) {
 597         case REQ_OP_FLUSH:
 598                 return lo_req_flush(lo, rq);
 599         case REQ_OP_DISCARD:
 600         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 601                 return lo_discard(lo, rq, pos);
 602         case REQ_OP_WRITE:
 603                 if (lo->transfer)
 604                         return lo_write_transfer(lo, rq, pos);
 605                 else if (cmd->use_aio)
 606                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, WRITE);
 607                 else
 608                         return lo_write_simple(lo, rq, pos);
 609         case REQ_OP_READ:
 610                 if (lo->transfer)
 611                         return lo_read_transfer(lo, rq, pos);
 612                 else if (cmd->use_aio)
 613                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, READ);
 614                 else
 615                         return lo_read_simple(lo, rq, pos);
 616         default:
 617                 WARN_ON_ONCE(1);
 618                 return -EIO;
 619         }
 620 }
 621
 622 static inline void loop_update_dio(struct loop_device *lo)
 623 {
 624         __loop_update_dio(lo, io_is_direct(lo->lo_backing_file) |
 625                         lo->use_dio);
 626 }
 627
 628 static void loop_reread_partitions(struct loop_device *lo,
 629                                    struct block_device *bdev)
 630 {
 631         int rc;
 632
 633         rc = blkdev_reread_part(bdev);
 634         if (rc)
 635                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d (%s) failed (rc=%d)\n",
 636                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name, rc);
 637 }
 638
 639 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 640 {
 641         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 642
 643         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && MAJOR(i->i_rdev) == LOOP_MAJOR;
 644 }
 645
 646 static int loop_validate_file(struct file *file, struct block_device *bdev)
 647 {
 648         struct inode    *inode = file->f_mapping->host;
 649         struct file     *f = file;
 650
 651         /* Avoid recursion */
 652         while (is_loop_device(f)) {
 653                 struct loop_device *l;
 654
 655                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 656                         return -EBADF;
 657
 658                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 659                 if (l->lo_state == Lo_unbound) {
 660                         return -EINVAL;
 661                 }
 662                 f = l->lo_backing_file;
 663         }
 664         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 665                 return -EINVAL;
 666         return 0;
 667 }
 668
 669 /*
 670  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 671  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 672  * the original file and in High Availability environments to switch to
 673  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 674  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 675  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 676  */
 677 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 678                           unsigned int arg)
 679 {
 680         struct file     *file = NULL, *old_file;
 681         int             error;
 682         bool            partscan;
 683
 684         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 685         if (error)
 686                 return error;
 687         error = -ENXIO;
 688         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 689                 goto out_err;
 690
 691         /* the loop device has to be read-only */
 692         error = -EINVAL;
 693         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 694                 goto out_err;
 695
 696         error = -EBADF;
 697         file = fget(arg);
 698         if (!file)
 699                 goto out_err;
 700
 701         error = loop_validate_file(file, bdev);
 702         if (error)
 703                 goto out_err;
 704
 705         old_file = lo->lo_backing_file;
 706
 707         error = -EINVAL;
 708
 709         /* size of the new backing store needs to be the same */
 710         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 711                 goto out_err;
 712
 713         /* and ... switch */
 714         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 715         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 716         lo->lo_backing_file = file;
 717         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(file->f_mapping);
 718         mapping_set_gfp_mask(file->f_mapping,
 719                              lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 720         loop_update_dio(lo);
 721         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 722         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
 723         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 724         /*
 725          * We must drop file reference outside of loop_ctl_mutex as dropping
 726          * the file ref can take bd_mutex which creates circular locking
 727          * dependency.
 728          */
 729         fput(old_file);
 730         if (partscan)
 731                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 732         return 0;
 733
 734 out_err:
 735         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 736         if (file)
 737                 fput(file);
 738         return error;
 739 }
 740
 741 /* loop sysfs attributes */
 742
 743 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 744                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 745 {
 746         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 747         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 748
 749         return callback(lo, page);
 750 }
 751
 752 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 753 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 754 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 755                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 756 {                                                                       \
 757         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 758 }                                                                       \
 759 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 760         __ATTR(_name, 0444, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 761
 762 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 763 {
 764         ssize_t ret;
 765         char *p = NULL;
 766
 767         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 768         if (lo->lo_backing_file)
 769                 p = file_path(lo->lo_backing_file, buf, PAGE_SIZE - 1);
 770         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 771
 772         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 773                 ret = PTR_ERR(p);
 774         else {
 775                 ret = strlen(p);
 776                 memmove(buf, p, ret);
 777                 buf[ret++] = '\n';
 778                 buf[ret] = 0;
 779         }
 780
 781         return ret;
 782 }
 783
 784 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 785 {
 786         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 787 }
 788
 789 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 790 {
 791         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 792 }
 793
 794 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 795 {
 796         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 797
 798         return sprintf(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 799 }
 800
 801 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 802 {
 803         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 804
 805         return sprintf(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 806 }
 807
 808 static ssize_t loop_attr_dio_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 809 {
 810         int dio = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO);
 811
 812         return sprintf(buf, "%s\n", dio ? "1" : "0");
 813 }
 814
 815 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 816 LOOP_ATTR_RO(offset);
 817 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 818 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 819 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 820 LOOP_ATTR_RO(dio);
 821
 822 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 823         &loop_attr_backing_file.attr,
 824         &loop_attr_offset.attr,
 825         &loop_attr_sizelimit.attr,
 826         &loop_attr_autoclear.attr,
 827         &loop_attr_partscan.attr,
 828         &loop_attr_dio.attr,
 829         NULL,
 830 };
 831
 832 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 833         .name = "loop",
 834         .attrs= loop_attrs,
 835 };
 836
 837 static void loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 838 {
 839         lo->sysfs_inited = !sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 840                                                 &loop_attribute_group);
 841 }
 842
 843 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 844 {
 845         if (lo->sysfs_inited)
 846                 sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 847                                    &loop_attribute_group);
 848 }
 849
 850 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 851 {
 852         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 853         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 854         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 855
 856         /*
 857          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 858          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 859          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 860          * useful information.
 861          */
 862         if ((!file->f_op->fallocate) ||
 863             lo->lo_encrypt_key_size) {
 864                 q->limits.discard_granularity = 0;
 865                 q->limits.discard_alignment = 0;
 866                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 867                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 868                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 869                 return;
 870         }
 871
 872         q->limits.discard_granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 873         q->limits.discard_alignment = 0;
 874
 875         blk_queue_max_discard_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 876         blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 877         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 878 }
 879
 880 static void loop_unprepare_queue(struct loop_device *lo)
 881 {
 882         kthread_flush_worker(&lo->worker);
 883         kthread_stop(lo->worker_task);
 884 }
 885
 886 static int loop_kthread_worker_fn(void *worker_ptr)
 887 {
 888         current->flags |= PF_LESS_THROTTLE;
 889         return kthread_worker_fn(worker_ptr);
 890 }
 891
 892 static int loop_prepare_queue(struct loop_device *lo)
 893 {
 894         kthread_init_worker(&lo->worker);
 895         lo->worker_task = kthread_run(loop_kthread_worker_fn,
 896                         &lo->worker, "loop%d", lo->lo_number);
 897         if (IS_ERR(lo->worker_task))
 898                 return -ENOMEM;
 899         set_user_nice(lo->worker_task, MIN_NICE);
 900         return 0;
 901 }
 902
 903 static int loop_set_fd(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 904                        struct block_device *bdev, unsigned int arg)
 905 {
 906         struct file     *file;
 907         struct inode    *inode;
 908         struct address_space *mapping;
 909         int             lo_flags = 0;
 910         int             error;
 911         loff_t          size;
 912         bool            partscan;
 913
 914         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 915         __module_get(THIS_MODULE);
 916
 917         error = -EBADF;
 918         file = fget(arg);
 919         if (!file)
 920                 goto out;
 921
 922         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 923         if (error)
 924                 goto out_putf;
 925
 926         error = -EBUSY;
 927         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
 928                 goto out_unlock;
 929
 930         error = loop_validate_file(file, bdev);
 931         if (error)
 932                 goto out_unlock;
 933
 934         mapping = file->f_mapping;
 935         inode = mapping->host;
 936
 937         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
 938             !file->f_op->write_iter)
 939                 lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
 940
 941         error = -EFBIG;
 942         size = get_loop_size(lo, file);
 943         if ((loff_t)(sector_t)size != size)
 944                 goto out_unlock;
 945         error = loop_prepare_queue(lo);
 946         if (error)
 947                 goto out_unlock;
 948
 949         error = 0;
 950
 951         set_device_ro(bdev, (lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
 952
 953         lo->use_dio = false;
 954         lo->lo_device = bdev;
 955         lo->lo_flags = lo_flags;
 956         lo->lo_backing_file = file;
 957         lo->transfer = NULL;
 958         lo->ioctl = NULL;
 959         lo->lo_sizelimit = 0;
 960         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 961         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 962
 963         if (!(lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
 964                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
 965
 966         loop_update_dio(lo);
 967         set_capacity(lo->lo_disk, size);
 968         bd_set_size(bdev, size << 9);
 969         loop_sysfs_init(lo);
 970         /* let user-space know about the new size */
 971         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 972
 973         set_blocksize(bdev, S_ISBLK(inode->i_mode) ?
 974                       block_size(inode->i_bdev) : PAGE_SIZE);
 975
 976         lo->lo_state = Lo_bound;
 977         if (part_shift)
 978                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
 979         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
 980
 981         /* Grab the block_device to prevent its destruction after we
 982          * put /dev/loopXX inode. Later in __loop_clr_fd() we bdput(bdev).
 983          */
 984         bdgrab(bdev);
 985         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 986         if (partscan)
 987                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 988         return 0;
 989
 990 out_unlock:
 991         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 992 out_putf:
 993         fput(file);
 994 out:
 995         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
 996         module_put(THIS_MODULE);
 997         return error;
 998 }
 999
1000 static int
1001 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
1002 {
1003         int err = 0;
1004         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
1005
1006         if (xfer) {
1007                 if (xfer->release)
1008                         err = xfer->release(lo);
1009                 lo->transfer = NULL;
1010                 lo->lo_encryption = NULL;
1011                 module_put(xfer->owner);
1012         }
1013         return err;
1014 }
1015
1016 static int
1017 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
1018                const struct loop_info64 *i)
1019 {
1020         int err = 0;
1021
1022         if (xfer) {
1023                 struct module *owner = xfer->owner;
1024
1025                 if (!try_module_get(owner))
1026                         return -EINVAL;
1027                 if (xfer->init)
1028                         err = xfer->init(lo, i);
1029                 if (err)
1030                         module_put(owner);
1031                 else
1032                         lo->lo_encryption = xfer;
1033         }
1034         return err;
1035 }
1036
1037 static int __loop_clr_fd(struct loop_device *lo, bool release)
1038 {
1039         struct file *filp = NULL;
1040         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1041         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1042         int err = 0;
1043         bool partscan = false;
1044         int lo_number;
1045
1046         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1047         if (WARN_ON_ONCE(lo->lo_state != Lo_rundown)) {
1048                 err = -ENXIO;
1049                 goto out_unlock;
1050         }
1051
1052         filp = lo->lo_backing_file;
1053         if (filp == NULL) {
1054                 err = -EINVAL;
1055                 goto out_unlock;
1056         }
1057
1058         /* freeze request queue during the transition */
1059         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1060
1061         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1062         lo->lo_backing_file = NULL;
1063         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1064
1065         loop_release_xfer(lo);
1066         lo->transfer = NULL;
1067         lo->ioctl = NULL;
1068         lo->lo_device = NULL;
1069         lo->lo_encryption = NULL;
1070         lo->lo_offset = 0;
1071         lo->lo_sizelimit = 0;
1072         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1073         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1074         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1075         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1076         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1077         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1078         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, 512);
1079         if (bdev) {
1080                 bdput(bdev);
1081                 invalidate_bdev(bdev);
1082                 bdev->bd_inode->i_mapping->wb_err = 0;
1083         }
1084         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1085         loop_sysfs_exit(lo);
1086         if (bdev) {
1087                 bd_set_size(bdev, 0);
1088                 /* let user-space know about this change */
1089                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1090         }
1091         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1092         lo->lo_state = Lo_unbound;
1093         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1094         module_put(THIS_MODULE);
1095         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1096
1097         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev;
1098         lo_number = lo->lo_number;
1099         lo->lo_flags = 0;
1100         if (!part_shift)
1101                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1102         loop_unprepare_queue(lo);
1103 out_unlock:
1104         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1105         if (partscan) {
1106                 /*
1107                  * bd_mutex has been held already in release path, so don't
1108                  * acquire it if this function is called in such case.
1109                  *
1110                  * If the reread partition isn't from release path, lo_refcnt
1111                  * must be at least one and it can only become zero when the
1112                  * current holder is released.
1113                  */
1114                 if (release)
1115                         err = __blkdev_reread_part(bdev);
1116                 else
1117                         err = blkdev_reread_part(bdev);
1118                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d failed (rc=%d)\n",
1119                         __func__, lo_number, err);
1120                 /* Device is gone, no point in returning error */
1121                 err = 0;
1122         }
1123         /*
1124          * Need not hold loop_ctl_mutex to fput backing file.
1125          * Calling fput holding loop_ctl_mutex triggers a circular
1126          * lock dependency possibility warning as fput can take
1127          * bd_mutex which is usually taken before loop_ctl_mutex.
1128          */
1129         if (filp)
1130                 fput(filp);
1131         return err;
1132 }
1133
1134 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1135 {
1136         int err;
1137
1138         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1139         if (err)
1140                 return err;
1141         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1142                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1143                 return -ENXIO;
1144         }
1145         /*
1146          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1147          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1148          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1149          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1150          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1151          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1152          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1153          * command to fail with EBUSY.
1154          */
1155         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1156                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1157                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1158                 return 0;
1159         }
1160         lo->lo_state = Lo_rundown;
1161         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1162
1163         return __loop_clr_fd(lo, false);
1164 }
1165
1166 static int
1167 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1168 {
1169         int err;
1170         struct loop_func_table *xfer;
1171         kuid_t uid = current_uid();
1172         struct block_device *bdev;
1173         bool partscan = false;
1174
1175         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1176         if (err)
1177                 return err;
1178         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1179             !uid_eq(lo->lo_key_owner, uid) &&
1180             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1181                 err = -EPERM;
1182                 goto out_unlock;
1183         }
1184         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1185                 err = -ENXIO;
1186                 goto out_unlock;
1187         }
1188         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE) {
1189                 err = -EINVAL;
1190                 goto out_unlock;
1191         }
1192
1193         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1194             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1195                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1196                 kill_bdev(lo->lo_device);
1197         }
1198
1199         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1200         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1201
1202         err = loop_release_xfer(lo);
1203         if (err)
1204                 goto out_unfreeze;
1205
1206         if (info->lo_encrypt_type) {
1207                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1208
1209                 if (type >= MAX_LO_CRYPT) {
1210                         err = -EINVAL;
1211                         goto out_unfreeze;
1212                 }
1213                 xfer = xfer_funcs[type];
1214                 if (xfer == NULL) {
1215                         err = -EINVAL;
1216                         goto out_unfreeze;
1217                 }
1218         } else
1219                 xfer = NULL;
1220
1221         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1222         if (err)
1223                 goto out_unfreeze;
1224
1225         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1226             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1227                 /* kill_bdev should have truncated all the pages */
1228                 if (lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1229                         err = -EAGAIN;
1230                         pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1231                                 __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1232                                 lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1233                         goto out_unfreeze;
1234                 }
1235                 if (figure_loop_size(lo, info->lo_offset, info->lo_sizelimit)) {
1236                         err = -EFBIG;
1237                         goto out_unfreeze;
1238                 }
1239         }
1240
1241         loop_config_discard(lo);
1242
1243         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1244         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1245         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1246         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1247
1248         if (!xfer)
1249                 xfer = &none_funcs;
1250         lo->transfer = xfer->transfer;
1251         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1252
1253         if ((lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) !=
1254              (info->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR))
1255                 lo->lo_flags ^= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1256
1257         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1258         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1259         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1260         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1261                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1262                        info->lo_encrypt_key_size);
1263                 lo->lo_key_owner = uid;
1264         }
1265
1266         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1267         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1268
1269 out_unfreeze:
1270         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1271
1272         if (!err && (info->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1273              !(lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1274                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1275                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1276                 bdev = lo->lo_device;
1277                 partscan = true;
1278         }
1279 out_unlock:
1280         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1281         if (partscan)
1282                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1283
1284         return err;
1285 }
1286
1287 static int
1288 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1289 {
1290         struct path path;
1291         struct kstat stat;
1292         int ret;
1293
1294         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1295         if (ret)
1296                 return ret;
1297         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1298                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1299                 return -ENXIO;
1300         }
1301
1302         memset(info, 0, sizeof(*info));
1303         info->lo_number = lo->lo_number;
1304         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1305         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1306         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1307         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1308         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1309         info->lo_encrypt_type =
1310                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1311         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1312                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1313                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1314                        lo->lo_encrypt_key_size);
1315         }
1316
1317         /* Drop loop_ctl_mutex while we call into the filesystem. */
1318         path = lo->lo_backing_file->f_path;
1319         path_get(&path);
1320         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1321         ret = vfs_getattr(&path, &stat, STATX_INO, AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1322         if (!ret) {
1323                 info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1324                 info->lo_inode = stat.ino;
1325                 info->lo_rdevice = huge_encode_dev(stat.rdev);
1326         }
1327         path_put(&path);
1328         return ret;
1329 }
1330
1331 static void
1332 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1333 {
1334         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1335         info64->lo_number = info->lo_number;
1336         info64->lo_device = info->lo_device;
1337         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1338         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1339         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1340         info64->lo_sizelimit = 0;
1341         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1342         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1343         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1344         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1345         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1346         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1347                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1348         else
1349                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1350         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1351 }
1352
1353 static int
1354 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1355 {
1356         memset(info, 0, sizeof(*info));
1357         info->lo_number = info64->lo_number;
1358         info->lo_device = info64->lo_device;
1359         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1360         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1361         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1362         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1363         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1364         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1365         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1366         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1367         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1368                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1369         else
1370                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1371         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1372
1373         /* error in case values were truncated */
1374         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1375             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1376             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1377             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1378                 return -EOVERFLOW;
1379
1380         return 0;
1381 }
1382
1383 static int
1384 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1385 {
1386         struct loop_info info;
1387         struct loop_info64 info64;
1388
1389         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1390                 return -EFAULT;
1391         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1392         return loop_set_status(lo, &info64);
1393 }
1394
1395 static int
1396 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1397 {
1398         struct loop_info64 info64;
1399
1400         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1401                 return -EFAULT;
1402         return loop_set_status(lo, &info64);
1403 }
1404
1405 static int
1406 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1407         struct loop_info info;
1408         struct loop_info64 info64;
1409         int err;
1410
1411         if (!arg)
1412                 return -EINVAL;
1413         err = loop_get_status(lo, &info64);
1414         if (!err)
1415                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1416         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1417                 err = -EFAULT;
1418
1419         return err;
1420 }
1421
1422 static int
1423 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1424         struct loop_info64 info64;
1425         int err;
1426
1427         if (!arg)
1428                 return -EINVAL;
1429         err = loop_get_status(lo, &info64);
1430         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1431                 err = -EFAULT;
1432
1433         return err;
1434 }
1435
1436 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1437 {
1438         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1439                 return -ENXIO;
1440
1441         return figure_loop_size(lo, lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit);
1442 }
1443
1444 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1445 {
1446         int error = -ENXIO;
1447         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1448                 goto out;
1449
1450         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1451         if (lo->use_dio == !!arg)
1452                 return 0;
1453         error = -EINVAL;
1454  out:
1455         return error;
1456 }
1457
1458 static int loop_set_block_size(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1459 {
1460         int err = 0;
1461
1462         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1463                 return -ENXIO;
1464
1465         if (arg < 512 || arg > PAGE_SIZE || !is_power_of_2(arg))
1466                 return -EINVAL;
1467
1468         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size != arg) {
1469                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1470                 kill_bdev(lo->lo_device);
1471         }
1472
1473         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1474
1475         /* kill_bdev should have truncated all the pages */
1476         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size != arg &&
1477                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1478                 err = -EAGAIN;
1479                 pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1480                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1481                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1482                 goto out_unfreeze;
1483         }
1484
1485         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1486         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1487         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, arg);
1488         loop_update_dio(lo);
1489 out_unfreeze:
1490         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1491
1492         return err;
1493 }
1494
1495 static int lo_simple_ioctl(struct loop_device *lo, unsigned int cmd,
1496                            unsigned long arg)
1497 {
1498         int err;
1499
1500         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1501         if (err)
1502                 return err;
1503         switch (cmd) {
1504         case LOOP_SET_CAPACITY:
1505                 err = loop_set_capacity(lo);
1506                 break;
1507         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1508                 err = loop_set_dio(lo, arg);
1509                 break;
1510         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1511                 err = loop_set_block_size(lo, arg);
1512                 break;
1513         default:
1514                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1515         }
1516         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1517         return err;
1518 }
1519
1520 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1521         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1522 {
1523         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1524         int err;
1525
1526         switch (cmd) {
1527         case LOOP_SET_FD:
1528                 return loop_set_fd(lo, mode, bdev, arg);
1529         case LOOP_CHANGE_FD:
1530                 return loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1531         case LOOP_CLR_FD:
1532                 return loop_clr_fd(lo);
1533         case LOOP_SET_STATUS:
1534                 err = -EPERM;
1535                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1536                         err = loop_set_status_old(lo,
1537                                         (struct loop_info __user *)arg);
1538                 }
1539                 break;
1540         case LOOP_GET_STATUS:
1541                 return loop_get_status_old(lo, (struct loop_info __user *) arg);
1542         case LOOP_SET_STATUS64:
1543                 err = -EPERM;
1544                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1545                         err = loop_set_status64(lo,
1546                                         (struct loop_info64 __user *) arg);
1547                 }
1548                 break;
1549         case LOOP_GET_STATUS64:
1550                 return loop_get_status64(lo, (struct loop_info64 __user *) arg);
1551         case LOOP_SET_CAPACITY:
1552         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1553         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1554                 if (!(mode & FMODE_WRITE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1555                         return -EPERM;
1556                 /* Fall through */
1557         default:
1558                 err = lo_simple_ioctl(lo, cmd, arg);
1559                 break;
1560         }
1561
1562         return err;
1563 }
1564
1565 #ifdef CONFIG_COMPAT
1566 struct compat_loop_info {
1567         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1568         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1569         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1570         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1571         compat_int_t    lo_offset;
1572         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1573         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1574         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1575         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1576         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1577         compat_ulong_t  lo_init[2];
1578         char            reserved[4];
1579 };
1580
1581 /*
1582  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1583  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1584  */
1585 static noinline int
1586 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1587                         struct loop_info64 *info64)
1588 {
1589         struct compat_loop_info info;
1590
1591         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1592                 return -EFAULT;
1593
1594         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1595         info64->lo_number = info.lo_number;
1596         info64->lo_device = info.lo_device;
1597         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1598         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1599         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1600         info64->lo_sizelimit = 0;
1601         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1602         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1603         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1604         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1605         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1606         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1607                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1608         else
1609                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1610         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1611         return 0;
1612 }
1613
1614 /*
1615  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1616  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1617  */
1618 static noinline int
1619 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1620                       struct compat_loop_info __user *arg)
1621 {
1622         struct compat_loop_info info;
1623
1624         memset(&info, 0, sizeof(info));
1625         info.lo_number = info64->lo_number;
1626         info.lo_device = info64->lo_device;
1627         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1628         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1629         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1630         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1631         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1632         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1633         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1634         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1635         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1636                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1637         else
1638                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1639         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1640
1641         /* error in case values were truncated */
1642         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1643             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1644             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1645             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1646             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1647             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1648                 return -EOVERFLOW;
1649
1650         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1651                 return -EFAULT;
1652         return 0;
1653 }
1654
1655 static int
1656 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1657                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1658 {
1659         struct loop_info64 info64;
1660         int ret;
1661
1662         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1663         if (ret < 0)
1664                 return ret;
1665         return loop_set_status(lo, &info64);
1666 }
1667
1668 static int
1669 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1670                        struct compat_loop_info __user *arg)
1671 {
1672         struct loop_info64 info64;
1673         int err;
1674
1675         if (!arg)
1676                 return -EINVAL;
1677         err = loop_get_status(lo, &info64);
1678         if (!err)
1679                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1680         return err;
1681 }
1682
1683 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1684                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1685 {
1686         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1687         int err;
1688
1689         switch(cmd) {
1690         case LOOP_SET_STATUS:
1691                 err = loop_set_status_compat(lo,
1692                              (const struct compat_loop_info __user *)arg);
1693                 break;
1694         case LOOP_GET_STATUS:
1695                 err = loop_get_status_compat(lo,
1696                                      (struct compat_loop_info __user *)arg);
1697                 break;
1698         case LOOP_SET_CAPACITY:
1699         case LOOP_CLR_FD:
1700         case LOOP_GET_STATUS64:
1701         case LOOP_SET_STATUS64:
1702                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1703                 /* fall through */
1704         case LOOP_SET_FD:
1705         case LOOP_CHANGE_FD:
1706         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1707                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1708                 break;
1709         default:
1710                 err = -ENOIOCTLCMD;
1711                 break;
1712         }
1713         return err;
1714 }
1715 #endif
1716
1717 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1718 {
1719         struct loop_device *lo;
1720         int err;
1721
1722         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1723         if (err)
1724                 return err;
1725         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1726         if (!lo) {
1727                 err = -ENXIO;
1728                 goto out;
1729         }
1730
1731         atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1732 out:
1733         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1734         return err;
1735 }
1736
1737 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1738 {
1739         struct loop_device *lo;
1740
1741         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1742         lo = disk->private_data;
1743         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1744                 goto out_unlock;
1745
1746         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1747                 if (lo->lo_state != Lo_bound)
1748                         goto out_unlock;
1749                 lo->lo_state = Lo_rundown;
1750                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1751                 /*
1752                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1753                  * and remove configuration after last close.
1754                  */
1755                 __loop_clr_fd(lo, true);
1756                 return;
1757         } else if (lo->lo_state == Lo_bound) {
1758                 /*
1759                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1760                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1761                  */
1762                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1763                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1764         }
1765
1766 out_unlock:
1767         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1768 }
1769
1770 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1771         .owner =        THIS_MODULE,
1772         .open =         lo_open,
1773         .release =      lo_release,
1774         .ioctl =        lo_ioctl,
1775 #ifdef CONFIG_COMPAT
1776         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1777 #endif
1778 };
1779
1780 /*
1781  * And now the modules code and kernel interface.
1782  */
1783 static int max_loop;
1784 module_param(max_loop, int, 0444);
1785 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1786 module_param(max_part, int, 0444);
1787 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1788 MODULE_LICENSE("GPL");
1789 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1790
1791 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1792 {
1793         unsigned int n = funcs->number;
1794
1795         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1796                 return -EINVAL;
1797         xfer_funcs[n] = funcs;
1798         return 0;
1799 }
1800
1801 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1802 {
1803         struct loop_device *lo = ptr;
1804         struct loop_func_table *xfer = data;
1805
1806         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1807         if (lo->lo_encryption == xfer)
1808                 loop_release_xfer(lo);
1809         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1810         return 0;
1811 }
1812
1813 int loop_unregister_transfer(int number)
1814 {
1815         unsigned int n = number;
1816         struct loop_func_table *xfer;
1817
1818         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1819                 return -EINVAL;
1820
1821         xfer_funcs[n] = NULL;
1822         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1823         return 0;
1824 }
1825
1826 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1827 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
1828
1829 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1830                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
1831 {
1832         struct request *rq = bd->rq;
1833         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1834         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1835
1836         blk_mq_start_request(rq);
1837
1838         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1839                 return BLK_STS_IOERR;
1840
1841         switch (req_op(rq)) {
1842         case REQ_OP_FLUSH:
1843         case REQ_OP_DISCARD:
1844         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1845                 cmd->use_aio = false;
1846                 break;
1847         default:
1848                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
1849                 break;
1850         }
1851
1852         /* always use the first bio's css */
1853 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1854         if (cmd->use_aio && rq->bio && rq->bio->bi_blkg) {
1855                 cmd->css = &bio_blkcg(rq->bio)->css;
1856                 css_get(cmd->css);
1857         } else
1858 #endif
1859                 cmd->css = NULL;
1860         kthread_queue_work(&lo->worker, &cmd->work);
1861
1862         return BLK_STS_OK;
1863 }
1864
1865 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
1866 {
1867         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
1868         const bool write = op_is_write(req_op(rq));
1869         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1870         int ret = 0;
1871
1872         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
1873                 ret = -EIO;
1874                 goto failed;
1875         }
1876
1877         ret = do_req_filebacked(lo, rq);
1878  failed:
1879         /* complete non-aio request */
1880         if (!cmd->use_aio || ret) {
1881                 cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
1882                 blk_mq_complete_request(rq);
1883         }
1884 }
1885
1886 static void loop_queue_work(struct kthread_work *work)
1887 {
1888         struct loop_cmd *cmd =
1889                 container_of(work, struct loop_cmd, work);
1890
1891         loop_handle_cmd(cmd);
1892 }
1893
1894 static int loop_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
1895                 unsigned int hctx_idx, unsigned int numa_node)
1896 {
1897         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1898
1899         kthread_init_work(&cmd->work, loop_queue_work);
1900         return 0;
1901 }
1902
1903 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
1904         .queue_rq       = loop_queue_rq,
1905         .init_request   = loop_init_request,
1906         .complete       = lo_complete_rq,
1907 };
1908
1909 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
1910 {
1911         struct loop_device *lo;
1912         struct gendisk *disk;
1913         int err;
1914
1915         err = -ENOMEM;
1916         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
1917         if (!lo)
1918                 goto out;
1919
1920         lo->lo_state = Lo_unbound;
1921
1922         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
1923         if (i >= 0) {
1924                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
1925                 if (err == -ENOSPC)
1926                         err = -EEXIST;
1927         } else {
1928                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
1929         }
1930         if (err < 0)
1931                 goto out_free_dev;
1932         i = err;
1933
1934         err = -ENOMEM;
1935         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
1936         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
1937         lo->tag_set.queue_depth = 128;
1938         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
1939         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
1940         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE | BLK_MQ_F_SG_MERGE;
1941         lo->tag_set.driver_data = lo;
1942
1943         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
1944         if (err)
1945                 goto out_free_idr;
1946
1947         lo->lo_queue = blk_mq_init_queue(&lo->tag_set);
1948         if (IS_ERR(lo->lo_queue)) {
1949                 err = PTR_ERR(lo->lo_queue);
1950                 goto out_cleanup_tags;
1951         }
1952         lo->lo_queue->queuedata = lo;
1953
1954         blk_queue_max_hw_sectors(lo->lo_queue, BLK_DEF_MAX_SECTORS);
1955
1956         /*
1957          * By default, we do buffer IO, so it doesn't make sense to enable
1958          * merge because the I/O submitted to backing file is handled page by
1959          * page. For directio mode, merge does help to dispatch bigger request
1960          * to underlayer disk. We will enable merge once directio is enabled.
1961          */
1962         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
1963
1964         err = -ENOMEM;
1965         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
1966         if (!disk)
1967                 goto out_free_queue;
1968
1969         /*
1970          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
1971          * scanning can be requested individually per-device during its
1972          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
1973          * devices. The needed partition minors are allocated from the
1974          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
1975          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
1976          * used.
1977          *
1978          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
1979          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
1980          * multiples of max_part.
1981          *
1982          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
1983          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
1984          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
1985          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
1986          */
1987         if (!part_shift)
1988                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1989         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
1990         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
1991         lo->lo_number           = i;
1992         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
1993         disk->major             = LOOP_MAJOR;
1994         disk->first_minor       = i << part_shift;
1995         disk->fops              = &lo_fops;
1996         disk->private_data      = lo;
1997         disk->queue             = lo->lo_queue;
1998         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
1999         add_disk(disk);
2000         *l = lo;
2001         return lo->lo_number;
2002
2003 out_free_queue:
2004         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2005 out_cleanup_tags:
2006         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2007 out_free_idr:
2008         idr_remove(&loop_index_idr, i);
2009 out_free_dev:
2010         kfree(lo);
2011 out:
2012         return err;
2013 }
2014
2015 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
2016 {
2017         del_gendisk(lo->lo_disk);
2018         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2019         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2020         put_disk(lo->lo_disk);
2021         kfree(lo);
2022 }
2023
2024 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
2025 {
2026         struct loop_device *lo = ptr;
2027         struct loop_device **l = data;
2028
2029         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
2030                 *l = lo;
2031                 return 1;
2032         }
2033         return 0;
2034 }
2035
2036 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
2037 {
2038         struct loop_device *lo;
2039         int ret = -ENODEV;
2040
2041         if (i < 0) {
2042                 int err;
2043
2044                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
2045                 if (err == 1) {
2046                         *l = lo;
2047                         ret = lo->lo_number;
2048                 }
2049                 goto out;
2050         }
2051
2052         /* lookup and return a specific i */
2053         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
2054         if (lo) {
2055                 *l = lo;
2056                 ret = lo->lo_number;
2057         }
2058 out:
2059         return ret;
2060 }
2061
2062 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
2063 {
2064         struct loop_device *lo;
2065         struct kobject *kobj;
2066         int err;
2067
2068         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2069         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2070         if (err < 0)
2071                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2072         if (err < 0)
2073                 kobj = NULL;
2074         else
2075                 kobj = get_disk_and_module(lo->lo_disk);
2076         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2077
2078         *part = 0;
2079         return kobj;
2080 }
2081
2082 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
2083                                unsigned long parm)
2084 {
2085         struct loop_device *lo;
2086         int ret;
2087
2088         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
2089         if (ret)
2090                 return ret;
2091
2092         ret = -ENOSYS;
2093         switch (cmd) {
2094         case LOOP_CTL_ADD:
2095                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2096                 if (ret >= 0) {
2097                         ret = -EEXIST;
2098                         break;
2099                 }
2100                 ret = loop_add(&lo, parm);
2101                 break;
2102         case LOOP_CTL_REMOVE:
2103                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2104                 if (ret < 0)
2105                         break;
2106                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
2107                         ret = -EBUSY;
2108                         break;
2109                 }
2110                 if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
2111                         ret = -EBUSY;
2112                         break;
2113                 }
2114                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
2115                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
2116                 loop_remove(lo);
2117                 break;
2118         case LOOP_CTL_GET_FREE:
2119                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
2120                 if (ret >= 0)
2121                         break;
2122                 ret = loop_add(&lo, -1);
2123         }
2124         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2125
2126         return ret;
2127 }
2128
2129 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
2130         .open           = nonseekable_open,
2131         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
2132         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
2133         .owner          = THIS_MODULE,
2134         .llseek         = noop_llseek,
2135 };
2136
2137 static struct miscdevice loop_misc = {
2138         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
2139         .name           = "loop-control",
2140         .fops           = &loop_ctl_fops,
2141 };
2142
2143 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
2144 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
2145
2146 static int __init loop_init(void)
2147 {
2148         int i, nr;
2149         unsigned long range;
2150         struct loop_device *lo;
2151         int err;
2152
2153         part_shift = 0;
2154         if (max_part > 0) {
2155                 part_shift = fls(max_part);
2156
2157                 /*
2158                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2159                  * to user space so that user can decide correct minor number
2160                  * if [s]he want to create more devices.
2161                  *
2162                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2163                  * for the whole disk.
2164                  */
2165                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2166         }
2167
2168         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2169                 err = -EINVAL;
2170                 goto err_out;
2171         }
2172
2173         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2174                 err = -EINVAL;
2175                 goto err_out;
2176         }
2177
2178         /*
2179          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2180          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2181          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2182          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2183          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2184          * a 'dead' device node.
2185          */
2186         if (max_loop) {
2187                 nr = max_loop;
2188                 range = max_loop << part_shift;
2189         } else {
2190                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2191                 range = 1UL << MINORBITS;
2192         }
2193
2194         err = misc_register(&loop_misc);
2195         if (err < 0)
2196                 goto err_out;
2197
2198
2199         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop")) {
2200                 err = -EIO;
2201                 goto misc_out;
2202         }
2203
2204         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
2205                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
2206
2207         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2208         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2209         for (i = 0; i < nr; i++)
2210                 loop_add(&lo, i);
2211         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2212
2213         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2214         return 0;
2215
2216 misc_out:
2217         misc_deregister(&loop_misc);
2218 err_out:
2219         return err;
2220 }
2221
2222 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
2223 {
2224         struct loop_device *lo = ptr;
2225
2226         loop_remove(lo);
2227         return 0;
2228 }
2229
2230 static void __exit loop_exit(void)
2231 {
2232         unsigned long range;
2233
2234         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
2235
2236         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
2237         idr_destroy(&loop_index_idr);
2238
2239         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
2240         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2241
2242         misc_deregister(&loop_misc);
2243 }
2244
2245 module_init(loop_init);
2246 module_exit(loop_exit);
2247
2248 #ifndef MODULE
2249 static int __init max_loop_setup(char *str)
2250 {
2251         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2252         return 1;
2253 }
2254
2255 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2256 #endif