Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/livepatchin...
[sfrench/cifs-2.6.git] / fs / io_uring.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Shared application/kernel submission and completion ring pairs, for
4  * supporting fast/efficient IO.
5  *
6  * A note on the read/write ordering memory barriers that are matched between
7  * the application and kernel side.
8  *
9  * After the application reads the CQ ring tail, it must use an
10  * appropriate smp_rmb() to pair with the smp_wmb() the kernel uses
11  * before writing the tail (using smp_load_acquire to read the tail will
12  * do). It also needs a smp_mb() before updating CQ head (ordering the
13  * entry load(s) with the head store), pairing with an implicit barrier
14  * through a control-dependency in io_get_cqring (smp_store_release to
15  * store head will do). Failure to do so could lead to reading invalid
16  * CQ entries.
17  *
18  * Likewise, the application must use an appropriate smp_wmb() before
19  * writing the SQ tail (ordering SQ entry stores with the tail store),
20  * which pairs with smp_load_acquire in io_get_sqring (smp_store_release
21  * to store the tail will do). And it needs a barrier ordering the SQ
22  * head load before writing new SQ entries (smp_load_acquire to read
23  * head will do).
24  *
25  * When using the SQ poll thread (IORING_SETUP_SQPOLL), the application
26  * needs to check the SQ flags for IORING_SQ_NEED_WAKEUP *after*
27  * updating the SQ tail; a full memory barrier smp_mb() is needed
28  * between.
29  *
30  * Also see the examples in the liburing library:
31  *
32  *      git://git.kernel.dk/liburing
33  *
34  * io_uring also uses READ/WRITE_ONCE() for _any_ store or load that happens
35  * from data shared between the kernel and application. This is done both
36  * for ordering purposes, but also to ensure that once a value is loaded from
37  * data that the application could potentially modify, it remains stable.
38  *
39  * Copyright (C) 2018-2019 Jens Axboe
40  * Copyright (c) 2018-2019 Christoph Hellwig
41  */
42 #include <linux/kernel.h>
43 #include <linux/init.h>
44 #include <linux/errno.h>
45 #include <linux/syscalls.h>
46 #include <linux/compat.h>
47 #include <linux/refcount.h>
48 #include <linux/uio.h>
49
50 #include <linux/sched/signal.h>
51 #include <linux/fs.h>
52 #include <linux/file.h>
53 #include <linux/fdtable.h>
54 #include <linux/mm.h>
55 #include <linux/mman.h>
56 #include <linux/mmu_context.h>
57 #include <linux/percpu.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/workqueue.h>
60 #include <linux/kthread.h>
61 #include <linux/blkdev.h>
62 #include <linux/bvec.h>
63 #include <linux/net.h>
64 #include <net/sock.h>
65 #include <net/af_unix.h>
66 #include <net/scm.h>
67 #include <linux/anon_inodes.h>
68 #include <linux/sched/mm.h>
69 #include <linux/uaccess.h>
70 #include <linux/nospec.h>
71 #include <linux/sizes.h>
72 #include <linux/hugetlb.h>
73
74 #include <uapi/linux/io_uring.h>
75
76 #include "internal.h"
77
78 #define IORING_MAX_ENTRIES      32768
79 #define IORING_MAX_FIXED_FILES  1024
80
81 struct io_uring {
82         u32 head ____cacheline_aligned_in_smp;
83         u32 tail ____cacheline_aligned_in_smp;
84 };
85
86 /*
87  * This data is shared with the application through the mmap at offsets
88  * IORING_OFF_SQ_RING and IORING_OFF_CQ_RING.
89  *
90  * The offsets to the member fields are published through struct
91  * io_sqring_offsets when calling io_uring_setup.
92  */
93 struct io_rings {
94         /*
95          * Head and tail offsets into the ring; the offsets need to be
96          * masked to get valid indices.
97          *
98          * The kernel controls head of the sq ring and the tail of the cq ring,
99          * and the application controls tail of the sq ring and the head of the
100          * cq ring.
101          */
102         struct io_uring         sq, cq;
103         /*
104          * Bitmasks to apply to head and tail offsets (constant, equals
105          * ring_entries - 1)
106          */
107         u32                     sq_ring_mask, cq_ring_mask;
108         /* Ring sizes (constant, power of 2) */
109         u32                     sq_ring_entries, cq_ring_entries;
110         /*
111          * Number of invalid entries dropped by the kernel due to
112          * invalid index stored in array
113          *
114          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
115          * application (i.e. get number of "new events" by comparing to
116          * cached value).
117          *
118          * After a new SQ head value was read by the application this
119          * counter includes all submissions that were dropped reaching
120          * the new SQ head (and possibly more).
121          */
122         u32                     sq_dropped;
123         /*
124          * Runtime flags
125          *
126          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
127          * application.
128          *
129          * The application needs a full memory barrier before checking
130          * for IORING_SQ_NEED_WAKEUP after updating the sq tail.
131          */
132         u32                     sq_flags;
133         /*
134          * Number of completion events lost because the queue was full;
135          * this should be avoided by the application by making sure
136          * there are not more requests pending thatn there is space in
137          * the completion queue.
138          *
139          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
140          * application (i.e. get number of "new events" by comparing to
141          * cached value).
142          *
143          * As completion events come in out of order this counter is not
144          * ordered with any other data.
145          */
146         u32                     cq_overflow;
147         /*
148          * Ring buffer of completion events.
149          *
150          * The kernel writes completion events fresh every time they are
151          * produced, so the application is allowed to modify pending
152          * entries.
153          */
154         struct io_uring_cqe     cqes[] ____cacheline_aligned_in_smp;
155 };
156
157 struct io_mapped_ubuf {
158         u64             ubuf;
159         size_t          len;
160         struct          bio_vec *bvec;
161         unsigned int    nr_bvecs;
162 };
163
164 struct async_list {
165         spinlock_t              lock;
166         atomic_t                cnt;
167         struct list_head        list;
168
169         struct file             *file;
170         off_t                   io_start;
171         size_t                  io_len;
172 };
173
174 struct io_ring_ctx {
175         struct {
176                 struct percpu_ref       refs;
177         } ____cacheline_aligned_in_smp;
178
179         struct {
180                 unsigned int            flags;
181                 bool                    compat;
182                 bool                    account_mem;
183
184                 /*
185                  * Ring buffer of indices into array of io_uring_sqe, which is
186                  * mmapped by the application using the IORING_OFF_SQES offset.
187                  *
188                  * This indirection could e.g. be used to assign fixed
189                  * io_uring_sqe entries to operations and only submit them to
190                  * the queue when needed.
191                  *
192                  * The kernel modifies neither the indices array nor the entries
193                  * array.
194                  */
195                 u32                     *sq_array;
196                 unsigned                cached_sq_head;
197                 unsigned                sq_entries;
198                 unsigned                sq_mask;
199                 unsigned                sq_thread_idle;
200                 struct io_uring_sqe     *sq_sqes;
201
202                 struct list_head        defer_list;
203         } ____cacheline_aligned_in_smp;
204
205         /* IO offload */
206         struct workqueue_struct *sqo_wq[2];
207         struct task_struct      *sqo_thread;    /* if using sq thread polling */
208         struct mm_struct        *sqo_mm;
209         wait_queue_head_t       sqo_wait;
210         struct completion       sqo_thread_started;
211
212         struct {
213                 unsigned                cached_cq_tail;
214                 unsigned                cq_entries;
215                 unsigned                cq_mask;
216                 struct wait_queue_head  cq_wait;
217                 struct fasync_struct    *cq_fasync;
218                 struct eventfd_ctx      *cq_ev_fd;
219         } ____cacheline_aligned_in_smp;
220
221         struct io_rings *rings;
222
223         /*
224          * If used, fixed file set. Writers must ensure that ->refs is dead,
225          * readers must ensure that ->refs is alive as long as the file* is
226          * used. Only updated through io_uring_register(2).
227          */
228         struct file             **user_files;
229         unsigned                nr_user_files;
230
231         /* if used, fixed mapped user buffers */
232         unsigned                nr_user_bufs;
233         struct io_mapped_ubuf   *user_bufs;
234
235         struct user_struct      *user;
236
237         struct completion       ctx_done;
238
239         struct {
240                 struct mutex            uring_lock;
241                 wait_queue_head_t       wait;
242         } ____cacheline_aligned_in_smp;
243
244         struct {
245                 spinlock_t              completion_lock;
246                 bool                    poll_multi_file;
247                 /*
248                  * ->poll_list is protected by the ctx->uring_lock for
249                  * io_uring instances that don't use IORING_SETUP_SQPOLL.
250                  * For SQPOLL, only the single threaded io_sq_thread() will
251                  * manipulate the list, hence no extra locking is needed there.
252                  */
253                 struct list_head        poll_list;
254                 struct list_head        cancel_list;
255         } ____cacheline_aligned_in_smp;
256
257         struct async_list       pending_async[2];
258
259 #if defined(CONFIG_UNIX)
260         struct socket           *ring_sock;
261 #endif
262 };
263
264 struct sqe_submit {
265         const struct io_uring_sqe       *sqe;
266         unsigned short                  index;
267         u32                             sequence;
268         bool                            has_user;
269         bool                            needs_lock;
270         bool                            needs_fixed_file;
271 };
272
273 /*
274  * First field must be the file pointer in all the
275  * iocb unions! See also 'struct kiocb' in <linux/fs.h>
276  */
277 struct io_poll_iocb {
278         struct file                     *file;
279         struct wait_queue_head          *head;
280         __poll_t                        events;
281         bool                            done;
282         bool                            canceled;
283         struct wait_queue_entry         wait;
284 };
285
286 /*
287  * NOTE! Each of the iocb union members has the file pointer
288  * as the first entry in their struct definition. So you can
289  * access the file pointer through any of the sub-structs,
290  * or directly as just 'ki_filp' in this struct.
291  */
292 struct io_kiocb {
293         union {
294                 struct file             *file;
295                 struct kiocb            rw;
296                 struct io_poll_iocb     poll;
297         };
298
299         struct sqe_submit       submit;
300
301         struct io_ring_ctx      *ctx;
302         struct list_head        list;
303         struct list_head        link_list;
304         unsigned int            flags;
305         refcount_t              refs;
306 #define REQ_F_NOWAIT            1       /* must not punt to workers */
307 #define REQ_F_IOPOLL_COMPLETED  2       /* polled IO has completed */
308 #define REQ_F_FIXED_FILE        4       /* ctx owns file */
309 #define REQ_F_SEQ_PREV          8       /* sequential with previous */
310 #define REQ_F_IO_DRAIN          16      /* drain existing IO first */
311 #define REQ_F_IO_DRAINED        32      /* drain done */
312 #define REQ_F_LINK              64      /* linked sqes */
313 #define REQ_F_LINK_DONE         128     /* linked sqes done */
314 #define REQ_F_FAIL_LINK         256     /* fail rest of links */
315 #define REQ_F_SHADOW_DRAIN      512     /* link-drain shadow req */
316         u64                     user_data;
317         u32                     result;
318         u32                     sequence;
319
320         struct work_struct      work;
321 };
322
323 #define IO_PLUG_THRESHOLD               2
324 #define IO_IOPOLL_BATCH                 8
325
326 struct io_submit_state {
327         struct blk_plug         plug;
328
329         /*
330          * io_kiocb alloc cache
331          */
332         void                    *reqs[IO_IOPOLL_BATCH];
333         unsigned                int free_reqs;
334         unsigned                int cur_req;
335
336         /*
337          * File reference cache
338          */
339         struct file             *file;
340         unsigned int            fd;
341         unsigned int            has_refs;
342         unsigned int            used_refs;
343         unsigned int            ios_left;
344 };
345
346 static void io_sq_wq_submit_work(struct work_struct *work);
347 static void __io_free_req(struct io_kiocb *req);
348
349 static struct kmem_cache *req_cachep;
350
351 static const struct file_operations io_uring_fops;
352
353 struct sock *io_uring_get_socket(struct file *file)
354 {
355 #if defined(CONFIG_UNIX)
356         if (file->f_op == &io_uring_fops) {
357                 struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
358
359                 return ctx->ring_sock->sk;
360         }
361 #endif
362         return NULL;
363 }
364 EXPORT_SYMBOL(io_uring_get_socket);
365
366 static void io_ring_ctx_ref_free(struct percpu_ref *ref)
367 {
368         struct io_ring_ctx *ctx = container_of(ref, struct io_ring_ctx, refs);
369
370         complete(&ctx->ctx_done);
371 }
372
373 static struct io_ring_ctx *io_ring_ctx_alloc(struct io_uring_params *p)
374 {
375         struct io_ring_ctx *ctx;
376         int i;
377
378         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
379         if (!ctx)
380                 return NULL;
381
382         if (percpu_ref_init(&ctx->refs, io_ring_ctx_ref_free,
383                             PERCPU_REF_ALLOW_REINIT, GFP_KERNEL)) {
384                 kfree(ctx);
385                 return NULL;
386         }
387
388         ctx->flags = p->flags;
389         init_waitqueue_head(&ctx->cq_wait);
390         init_completion(&ctx->ctx_done);
391         init_completion(&ctx->sqo_thread_started);
392         mutex_init(&ctx->uring_lock);
393         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
394         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ctx->pending_async); i++) {
395                 spin_lock_init(&ctx->pending_async[i].lock);
396                 INIT_LIST_HEAD(&ctx->pending_async[i].list);
397                 atomic_set(&ctx->pending_async[i].cnt, 0);
398         }
399         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
400         INIT_LIST_HEAD(&ctx->poll_list);
401         INIT_LIST_HEAD(&ctx->cancel_list);
402         INIT_LIST_HEAD(&ctx->defer_list);
403         return ctx;
404 }
405
406 static inline bool io_sequence_defer(struct io_ring_ctx *ctx,
407                                      struct io_kiocb *req)
408 {
409         if ((req->flags & (REQ_F_IO_DRAIN|REQ_F_IO_DRAINED)) != REQ_F_IO_DRAIN)
410                 return false;
411
412         return req->sequence != ctx->cached_cq_tail + ctx->rings->sq_dropped;
413 }
414
415 static struct io_kiocb *io_get_deferred_req(struct io_ring_ctx *ctx)
416 {
417         struct io_kiocb *req;
418
419         if (list_empty(&ctx->defer_list))
420                 return NULL;
421
422         req = list_first_entry(&ctx->defer_list, struct io_kiocb, list);
423         if (!io_sequence_defer(ctx, req)) {
424                 list_del_init(&req->list);
425                 return req;
426         }
427
428         return NULL;
429 }
430
431 static void __io_commit_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
432 {
433         struct io_rings *rings = ctx->rings;
434
435         if (ctx->cached_cq_tail != READ_ONCE(rings->cq.tail)) {
436                 /* order cqe stores with ring update */
437                 smp_store_release(&rings->cq.tail, ctx->cached_cq_tail);
438
439                 if (wq_has_sleeper(&ctx->cq_wait)) {
440                         wake_up_interruptible(&ctx->cq_wait);
441                         kill_fasync(&ctx->cq_fasync, SIGIO, POLL_IN);
442                 }
443         }
444 }
445
446 static inline void io_queue_async_work(struct io_ring_ctx *ctx,
447                                        struct io_kiocb *req)
448 {
449         int rw;
450
451         switch (req->submit.sqe->opcode) {
452         case IORING_OP_WRITEV:
453         case IORING_OP_WRITE_FIXED:
454                 rw = !(req->rw.ki_flags & IOCB_DIRECT);
455                 break;
456         default:
457                 rw = 0;
458                 break;
459         }
460
461         queue_work(ctx->sqo_wq[rw], &req->work);
462 }
463
464 static void io_commit_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
465 {
466         struct io_kiocb *req;
467
468         __io_commit_cqring(ctx);
469
470         while ((req = io_get_deferred_req(ctx)) != NULL) {
471                 if (req->flags & REQ_F_SHADOW_DRAIN) {
472                         /* Just for drain, free it. */
473                         __io_free_req(req);
474                         continue;
475                 }
476                 req->flags |= REQ_F_IO_DRAINED;
477                 io_queue_async_work(ctx, req);
478         }
479 }
480
481 static struct io_uring_cqe *io_get_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
482 {
483         struct io_rings *rings = ctx->rings;
484         unsigned tail;
485
486         tail = ctx->cached_cq_tail;
487         /*
488          * writes to the cq entry need to come after reading head; the
489          * control dependency is enough as we're using WRITE_ONCE to
490          * fill the cq entry
491          */
492         if (tail - READ_ONCE(rings->cq.head) == rings->cq_ring_entries)
493                 return NULL;
494
495         ctx->cached_cq_tail++;
496         return &rings->cqes[tail & ctx->cq_mask];
497 }
498
499 static void io_cqring_fill_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 ki_user_data,
500                                  long res)
501 {
502         struct io_uring_cqe *cqe;
503
504         /*
505          * If we can't get a cq entry, userspace overflowed the
506          * submission (by quite a lot). Increment the overflow count in
507          * the ring.
508          */
509         cqe = io_get_cqring(ctx);
510         if (cqe) {
511                 WRITE_ONCE(cqe->user_data, ki_user_data);
512                 WRITE_ONCE(cqe->res, res);
513                 WRITE_ONCE(cqe->flags, 0);
514         } else {
515                 unsigned overflow = READ_ONCE(ctx->rings->cq_overflow);
516
517                 WRITE_ONCE(ctx->rings->cq_overflow, overflow + 1);
518         }
519 }
520
521 static void io_cqring_ev_posted(struct io_ring_ctx *ctx)
522 {
523         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
524                 wake_up(&ctx->wait);
525         if (waitqueue_active(&ctx->sqo_wait))
526                 wake_up(&ctx->sqo_wait);
527         if (ctx->cq_ev_fd)
528                 eventfd_signal(ctx->cq_ev_fd, 1);
529 }
530
531 static void io_cqring_add_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 user_data,
532                                 long res)
533 {
534         unsigned long flags;
535
536         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
537         io_cqring_fill_event(ctx, user_data, res);
538         io_commit_cqring(ctx);
539         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
540
541         io_cqring_ev_posted(ctx);
542 }
543
544 static void io_ring_drop_ctx_refs(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned refs)
545 {
546         percpu_ref_put_many(&ctx->refs, refs);
547
548         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
549                 wake_up(&ctx->wait);
550 }
551
552 static struct io_kiocb *io_get_req(struct io_ring_ctx *ctx,
553                                    struct io_submit_state *state)
554 {
555         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN;
556         struct io_kiocb *req;
557
558         if (!percpu_ref_tryget(&ctx->refs))
559                 return NULL;
560
561         if (!state) {
562                 req = kmem_cache_alloc(req_cachep, gfp);
563                 if (unlikely(!req))
564                         goto out;
565         } else if (!state->free_reqs) {
566                 size_t sz;
567                 int ret;
568
569                 sz = min_t(size_t, state->ios_left, ARRAY_SIZE(state->reqs));
570                 ret = kmem_cache_alloc_bulk(req_cachep, gfp, sz, state->reqs);
571
572                 /*
573                  * Bulk alloc is all-or-nothing. If we fail to get a batch,
574                  * retry single alloc to be on the safe side.
575                  */
576                 if (unlikely(ret <= 0)) {
577                         state->reqs[0] = kmem_cache_alloc(req_cachep, gfp);
578                         if (!state->reqs[0])
579                                 goto out;
580                         ret = 1;
581                 }
582                 state->free_reqs = ret - 1;
583                 state->cur_req = 1;
584                 req = state->reqs[0];
585         } else {
586                 req = state->reqs[state->cur_req];
587                 state->free_reqs--;
588                 state->cur_req++;
589         }
590
591         req->file = NULL;
592         req->ctx = ctx;
593         req->flags = 0;
594         /* one is dropped after submission, the other at completion */
595         refcount_set(&req->refs, 2);
596         req->result = 0;
597         return req;
598 out:
599         io_ring_drop_ctx_refs(ctx, 1);
600         return NULL;
601 }
602
603 static void io_free_req_many(struct io_ring_ctx *ctx, void **reqs, int *nr)
604 {
605         if (*nr) {
606                 kmem_cache_free_bulk(req_cachep, *nr, reqs);
607                 io_ring_drop_ctx_refs(ctx, *nr);
608                 *nr = 0;
609         }
610 }
611
612 static void __io_free_req(struct io_kiocb *req)
613 {
614         if (req->file && !(req->flags & REQ_F_FIXED_FILE))
615                 fput(req->file);
616         io_ring_drop_ctx_refs(req->ctx, 1);
617         kmem_cache_free(req_cachep, req);
618 }
619
620 static void io_req_link_next(struct io_kiocb *req)
621 {
622         struct io_kiocb *nxt;
623
624         /*
625          * The list should never be empty when we are called here. But could
626          * potentially happen if the chain is messed up, check to be on the
627          * safe side.
628          */
629         nxt = list_first_entry_or_null(&req->link_list, struct io_kiocb, list);
630         if (nxt) {
631                 list_del(&nxt->list);
632                 if (!list_empty(&req->link_list)) {
633                         INIT_LIST_HEAD(&nxt->link_list);
634                         list_splice(&req->link_list, &nxt->link_list);
635                         nxt->flags |= REQ_F_LINK;
636                 }
637
638                 nxt->flags |= REQ_F_LINK_DONE;
639                 INIT_WORK(&nxt->work, io_sq_wq_submit_work);
640                 io_queue_async_work(req->ctx, nxt);
641         }
642 }
643
644 /*
645  * Called if REQ_F_LINK is set, and we fail the head request
646  */
647 static void io_fail_links(struct io_kiocb *req)
648 {
649         struct io_kiocb *link;
650
651         while (!list_empty(&req->link_list)) {
652                 link = list_first_entry(&req->link_list, struct io_kiocb, list);
653                 list_del(&link->list);
654
655                 io_cqring_add_event(req->ctx, link->user_data, -ECANCELED);
656                 __io_free_req(link);
657         }
658 }
659
660 static void io_free_req(struct io_kiocb *req)
661 {
662         /*
663          * If LINK is set, we have dependent requests in this chain. If we
664          * didn't fail this request, queue the first one up, moving any other
665          * dependencies to the next request. In case of failure, fail the rest
666          * of the chain.
667          */
668         if (req->flags & REQ_F_LINK) {
669                 if (req->flags & REQ_F_FAIL_LINK)
670                         io_fail_links(req);
671                 else
672                         io_req_link_next(req);
673         }
674
675         __io_free_req(req);
676 }
677
678 static void io_put_req(struct io_kiocb *req)
679 {
680         if (refcount_dec_and_test(&req->refs))
681                 io_free_req(req);
682 }
683
684 static unsigned io_cqring_events(struct io_rings *rings)
685 {
686         /* See comment at the top of this file */
687         smp_rmb();
688         return READ_ONCE(rings->cq.tail) - READ_ONCE(rings->cq.head);
689 }
690
691 /*
692  * Find and free completed poll iocbs
693  */
694 static void io_iopoll_complete(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
695                                struct list_head *done)
696 {
697         void *reqs[IO_IOPOLL_BATCH];
698         struct io_kiocb *req;
699         int to_free;
700
701         to_free = 0;
702         while (!list_empty(done)) {
703                 req = list_first_entry(done, struct io_kiocb, list);
704                 list_del(&req->list);
705
706                 io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, req->result);
707                 (*nr_events)++;
708
709                 if (refcount_dec_and_test(&req->refs)) {
710                         /* If we're not using fixed files, we have to pair the
711                          * completion part with the file put. Use regular
712                          * completions for those, only batch free for fixed
713                          * file and non-linked commands.
714                          */
715                         if ((req->flags & (REQ_F_FIXED_FILE|REQ_F_LINK)) ==
716                             REQ_F_FIXED_FILE) {
717                                 reqs[to_free++] = req;
718                                 if (to_free == ARRAY_SIZE(reqs))
719                                         io_free_req_many(ctx, reqs, &to_free);
720                         } else {
721                                 io_free_req(req);
722                         }
723                 }
724         }
725
726         io_commit_cqring(ctx);
727         io_free_req_many(ctx, reqs, &to_free);
728 }
729
730 static int io_do_iopoll(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
731                         long min)
732 {
733         struct io_kiocb *req, *tmp;
734         LIST_HEAD(done);
735         bool spin;
736         int ret;
737
738         /*
739          * Only spin for completions if we don't have multiple devices hanging
740          * off our complete list, and we're under the requested amount.
741          */
742         spin = !ctx->poll_multi_file && *nr_events < min;
743
744         ret = 0;
745         list_for_each_entry_safe(req, tmp, &ctx->poll_list, list) {
746                 struct kiocb *kiocb = &req->rw;
747
748                 /*
749                  * Move completed entries to our local list. If we find a
750                  * request that requires polling, break out and complete
751                  * the done list first, if we have entries there.
752                  */
753                 if (req->flags & REQ_F_IOPOLL_COMPLETED) {
754                         list_move_tail(&req->list, &done);
755                         continue;
756                 }
757                 if (!list_empty(&done))
758                         break;
759
760                 ret = kiocb->ki_filp->f_op->iopoll(kiocb, spin);
761                 if (ret < 0)
762                         break;
763
764                 if (ret && spin)
765                         spin = false;
766                 ret = 0;
767         }
768
769         if (!list_empty(&done))
770                 io_iopoll_complete(ctx, nr_events, &done);
771
772         return ret;
773 }
774
775 /*
776  * Poll for a mininum of 'min' events. Note that if min == 0 we consider that a
777  * non-spinning poll check - we'll still enter the driver poll loop, but only
778  * as a non-spinning completion check.
779  */
780 static int io_iopoll_getevents(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
781                                 long min)
782 {
783         while (!list_empty(&ctx->poll_list) && !need_resched()) {
784                 int ret;
785
786                 ret = io_do_iopoll(ctx, nr_events, min);
787                 if (ret < 0)
788                         return ret;
789                 if (!min || *nr_events >= min)
790                         return 0;
791         }
792
793         return 1;
794 }
795
796 /*
797  * We can't just wait for polled events to come to us, we have to actively
798  * find and complete them.
799  */
800 static void io_iopoll_reap_events(struct io_ring_ctx *ctx)
801 {
802         if (!(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
803                 return;
804
805         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
806         while (!list_empty(&ctx->poll_list)) {
807                 unsigned int nr_events = 0;
808
809                 io_iopoll_getevents(ctx, &nr_events, 1);
810
811                 /*
812                  * Ensure we allow local-to-the-cpu processing to take place,
813                  * in this case we need to ensure that we reap all events.
814                  */
815                 cond_resched();
816         }
817         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
818 }
819
820 static int io_iopoll_check(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned *nr_events,
821                            long min)
822 {
823         int iters, ret = 0;
824
825         /*
826          * We disallow the app entering submit/complete with polling, but we
827          * still need to lock the ring to prevent racing with polled issue
828          * that got punted to a workqueue.
829          */
830         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
831
832         iters = 0;
833         do {
834                 int tmin = 0;
835
836                 /*
837                  * Don't enter poll loop if we already have events pending.
838                  * If we do, we can potentially be spinning for commands that
839                  * already triggered a CQE (eg in error).
840                  */
841                 if (io_cqring_events(ctx->rings))
842                         break;
843
844                 /*
845                  * If a submit got punted to a workqueue, we can have the
846                  * application entering polling for a command before it gets
847                  * issued. That app will hold the uring_lock for the duration
848                  * of the poll right here, so we need to take a breather every
849                  * now and then to ensure that the issue has a chance to add
850                  * the poll to the issued list. Otherwise we can spin here
851                  * forever, while the workqueue is stuck trying to acquire the
852                  * very same mutex.
853                  */
854                 if (!(++iters & 7)) {
855                         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
856                         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
857                 }
858
859                 if (*nr_events < min)
860                         tmin = min - *nr_events;
861
862                 ret = io_iopoll_getevents(ctx, nr_events, tmin);
863                 if (ret <= 0)
864                         break;
865                 ret = 0;
866         } while (min && !*nr_events && !need_resched());
867
868         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
869         return ret;
870 }
871
872 static void kiocb_end_write(struct kiocb *kiocb)
873 {
874         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE) {
875                 struct inode *inode = file_inode(kiocb->ki_filp);
876
877                 /*
878                  * Tell lockdep we inherited freeze protection from submission
879                  * thread.
880                  */
881                 if (S_ISREG(inode->i_mode))
882                         __sb_writers_acquired(inode->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
883                 file_end_write(kiocb->ki_filp);
884         }
885 }
886
887 static void io_complete_rw(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
888 {
889         struct io_kiocb *req = container_of(kiocb, struct io_kiocb, rw);
890
891         kiocb_end_write(kiocb);
892
893         if ((req->flags & REQ_F_LINK) && res != req->result)
894                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
895         io_cqring_add_event(req->ctx, req->user_data, res);
896         io_put_req(req);
897 }
898
899 static void io_complete_rw_iopoll(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
900 {
901         struct io_kiocb *req = container_of(kiocb, struct io_kiocb, rw);
902
903         kiocb_end_write(kiocb);
904
905         if ((req->flags & REQ_F_LINK) && res != req->result)
906                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
907         req->result = res;
908         if (res != -EAGAIN)
909                 req->flags |= REQ_F_IOPOLL_COMPLETED;
910 }
911
912 /*
913  * After the iocb has been issued, it's safe to be found on the poll list.
914  * Adding the kiocb to the list AFTER submission ensures that we don't
915  * find it from a io_iopoll_getevents() thread before the issuer is done
916  * accessing the kiocb cookie.
917  */
918 static void io_iopoll_req_issued(struct io_kiocb *req)
919 {
920         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
921
922         /*
923          * Track whether we have multiple files in our lists. This will impact
924          * how we do polling eventually, not spinning if we're on potentially
925          * different devices.
926          */
927         if (list_empty(&ctx->poll_list)) {
928                 ctx->poll_multi_file = false;
929         } else if (!ctx->poll_multi_file) {
930                 struct io_kiocb *list_req;
931
932                 list_req = list_first_entry(&ctx->poll_list, struct io_kiocb,
933                                                 list);
934                 if (list_req->rw.ki_filp != req->rw.ki_filp)
935                         ctx->poll_multi_file = true;
936         }
937
938         /*
939          * For fast devices, IO may have already completed. If it has, add
940          * it to the front so we find it first.
941          */
942         if (req->flags & REQ_F_IOPOLL_COMPLETED)
943                 list_add(&req->list, &ctx->poll_list);
944         else
945                 list_add_tail(&req->list, &ctx->poll_list);
946 }
947
948 static void io_file_put(struct io_submit_state *state)
949 {
950         if (state->file) {
951                 int diff = state->has_refs - state->used_refs;
952
953                 if (diff)
954                         fput_many(state->file, diff);
955                 state->file = NULL;
956         }
957 }
958
959 /*
960  * Get as many references to a file as we have IOs left in this submission,
961  * assuming most submissions are for one file, or at least that each file
962  * has more than one submission.
963  */
964 static struct file *io_file_get(struct io_submit_state *state, int fd)
965 {
966         if (!state)
967                 return fget(fd);
968
969         if (state->file) {
970                 if (state->fd == fd) {
971                         state->used_refs++;
972                         state->ios_left--;
973                         return state->file;
974                 }
975                 io_file_put(state);
976         }
977         state->file = fget_many(fd, state->ios_left);
978         if (!state->file)
979                 return NULL;
980
981         state->fd = fd;
982         state->has_refs = state->ios_left;
983         state->used_refs = 1;
984         state->ios_left--;
985         return state->file;
986 }
987
988 /*
989  * If we tracked the file through the SCM inflight mechanism, we could support
990  * any file. For now, just ensure that anything potentially problematic is done
991  * inline.
992  */
993 static bool io_file_supports_async(struct file *file)
994 {
995         umode_t mode = file_inode(file)->i_mode;
996
997         if (S_ISBLK(mode) || S_ISCHR(mode))
998                 return true;
999         if (S_ISREG(mode) && file->f_op != &io_uring_fops)
1000                 return true;
1001
1002         return false;
1003 }
1004
1005 static int io_prep_rw(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1006                       bool force_nonblock)
1007 {
1008         const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
1009         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1010         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1011         unsigned ioprio;
1012         int ret;
1013
1014         if (!req->file)
1015                 return -EBADF;
1016
1017         if (force_nonblock && !io_file_supports_async(req->file))
1018                 force_nonblock = false;
1019
1020         kiocb->ki_pos = READ_ONCE(sqe->off);
1021         kiocb->ki_flags = iocb_flags(kiocb->ki_filp);
1022         kiocb->ki_hint = ki_hint_validate(file_write_hint(kiocb->ki_filp));
1023
1024         ioprio = READ_ONCE(sqe->ioprio);
1025         if (ioprio) {
1026                 ret = ioprio_check_cap(ioprio);
1027                 if (ret)
1028                         return ret;
1029
1030                 kiocb->ki_ioprio = ioprio;
1031         } else
1032                 kiocb->ki_ioprio = get_current_ioprio();
1033
1034         ret = kiocb_set_rw_flags(kiocb, READ_ONCE(sqe->rw_flags));
1035         if (unlikely(ret))
1036                 return ret;
1037
1038         /* don't allow async punt if RWF_NOWAIT was requested */
1039         if (kiocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
1040                 req->flags |= REQ_F_NOWAIT;
1041
1042         if (force_nonblock)
1043                 kiocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
1044
1045         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
1046                 if (!(kiocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) ||
1047                     !kiocb->ki_filp->f_op->iopoll)
1048                         return -EOPNOTSUPP;
1049
1050                 kiocb->ki_flags |= IOCB_HIPRI;
1051                 kiocb->ki_complete = io_complete_rw_iopoll;
1052         } else {
1053                 if (kiocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
1054                         return -EINVAL;
1055                 kiocb->ki_complete = io_complete_rw;
1056         }
1057         return 0;
1058 }
1059
1060 static inline void io_rw_done(struct kiocb *kiocb, ssize_t ret)
1061 {
1062         switch (ret) {
1063         case -EIOCBQUEUED:
1064                 break;
1065         case -ERESTARTSYS:
1066         case -ERESTARTNOINTR:
1067         case -ERESTARTNOHAND:
1068         case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
1069                 /*
1070                  * We can't just restart the syscall, since previously
1071                  * submitted sqes may already be in progress. Just fail this
1072                  * IO with EINTR.
1073                  */
1074                 ret = -EINTR;
1075                 /* fall through */
1076         default:
1077                 kiocb->ki_complete(kiocb, ret, 0);
1078         }
1079 }
1080
1081 static int io_import_fixed(struct io_ring_ctx *ctx, int rw,
1082                            const struct io_uring_sqe *sqe,
1083                            struct iov_iter *iter)
1084 {
1085         size_t len = READ_ONCE(sqe->len);
1086         struct io_mapped_ubuf *imu;
1087         unsigned index, buf_index;
1088         size_t offset;
1089         u64 buf_addr;
1090
1091         /* attempt to use fixed buffers without having provided iovecs */
1092         if (unlikely(!ctx->user_bufs))
1093                 return -EFAULT;
1094
1095         buf_index = READ_ONCE(sqe->buf_index);
1096         if (unlikely(buf_index >= ctx->nr_user_bufs))
1097                 return -EFAULT;
1098
1099         index = array_index_nospec(buf_index, ctx->nr_user_bufs);
1100         imu = &ctx->user_bufs[index];
1101         buf_addr = READ_ONCE(sqe->addr);
1102
1103         /* overflow */
1104         if (buf_addr + len < buf_addr)
1105                 return -EFAULT;
1106         /* not inside the mapped region */
1107         if (buf_addr < imu->ubuf || buf_addr + len > imu->ubuf + imu->len)
1108                 return -EFAULT;
1109
1110         /*
1111          * May not be a start of buffer, set size appropriately
1112          * and advance us to the beginning.
1113          */
1114         offset = buf_addr - imu->ubuf;
1115         iov_iter_bvec(iter, rw, imu->bvec, imu->nr_bvecs, offset + len);
1116
1117         if (offset) {
1118                 /*
1119                  * Don't use iov_iter_advance() here, as it's really slow for
1120                  * using the latter parts of a big fixed buffer - it iterates
1121                  * over each segment manually. We can cheat a bit here, because
1122                  * we know that:
1123                  *
1124                  * 1) it's a BVEC iter, we set it up
1125                  * 2) all bvecs are PAGE_SIZE in size, except potentially the
1126                  *    first and last bvec
1127                  *
1128                  * So just find our index, and adjust the iterator afterwards.
1129                  * If the offset is within the first bvec (or the whole first
1130                  * bvec, just use iov_iter_advance(). This makes it easier
1131                  * since we can just skip the first segment, which may not
1132                  * be PAGE_SIZE aligned.
1133                  */
1134                 const struct bio_vec *bvec = imu->bvec;
1135
1136                 if (offset <= bvec->bv_len) {
1137                         iov_iter_advance(iter, offset);
1138                 } else {
1139                         unsigned long seg_skip;
1140
1141                         /* skip first vec */
1142                         offset -= bvec->bv_len;
1143                         seg_skip = 1 + (offset >> PAGE_SHIFT);
1144
1145                         iter->bvec = bvec + seg_skip;
1146                         iter->nr_segs -= seg_skip;
1147                         iter->count -= bvec->bv_len + offset;
1148                         iter->iov_offset = offset & ~PAGE_MASK;
1149                 }
1150         }
1151
1152         return 0;
1153 }
1154
1155 static ssize_t io_import_iovec(struct io_ring_ctx *ctx, int rw,
1156                                const struct sqe_submit *s, struct iovec **iovec,
1157                                struct iov_iter *iter)
1158 {
1159         const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
1160         void __user *buf = u64_to_user_ptr(READ_ONCE(sqe->addr));
1161         size_t sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1162         u8 opcode;
1163
1164         /*
1165          * We're reading ->opcode for the second time, but the first read
1166          * doesn't care whether it's _FIXED or not, so it doesn't matter
1167          * whether ->opcode changes concurrently. The first read does care
1168          * about whether it is a READ or a WRITE, so we don't trust this read
1169          * for that purpose and instead let the caller pass in the read/write
1170          * flag.
1171          */
1172         opcode = READ_ONCE(sqe->opcode);
1173         if (opcode == IORING_OP_READ_FIXED ||
1174             opcode == IORING_OP_WRITE_FIXED) {
1175                 ssize_t ret = io_import_fixed(ctx, rw, sqe, iter);
1176                 *iovec = NULL;
1177                 return ret;
1178         }
1179
1180         if (!s->has_user)
1181                 return -EFAULT;
1182
1183 #ifdef CONFIG_COMPAT
1184         if (ctx->compat)
1185                 return compat_import_iovec(rw, buf, sqe_len, UIO_FASTIOV,
1186                                                 iovec, iter);
1187 #endif
1188
1189         return import_iovec(rw, buf, sqe_len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1190 }
1191
1192 static inline bool io_should_merge(struct async_list *al, struct kiocb *kiocb)
1193 {
1194         if (al->file == kiocb->ki_filp) {
1195                 off_t start, end;
1196
1197                 /*
1198                  * Allow merging if we're anywhere in the range of the same
1199                  * page. Generally this happens for sub-page reads or writes,
1200                  * and it's beneficial to allow the first worker to bring the
1201                  * page in and the piggy backed work can then work on the
1202                  * cached page.
1203                  */
1204                 start = al->io_start & PAGE_MASK;
1205                 end = (al->io_start + al->io_len + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
1206                 if (kiocb->ki_pos >= start && kiocb->ki_pos <= end)
1207                         return true;
1208         }
1209
1210         al->file = NULL;
1211         return false;
1212 }
1213
1214 /*
1215  * Make a note of the last file/offset/direction we punted to async
1216  * context. We'll use this information to see if we can piggy back a
1217  * sequential request onto the previous one, if it's still hasn't been
1218  * completed by the async worker.
1219  */
1220 static void io_async_list_note(int rw, struct io_kiocb *req, size_t len)
1221 {
1222         struct async_list *async_list = &req->ctx->pending_async[rw];
1223         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1224         struct file *filp = kiocb->ki_filp;
1225
1226         if (io_should_merge(async_list, kiocb)) {
1227                 unsigned long max_bytes;
1228
1229                 /* Use 8x RA size as a decent limiter for both reads/writes */
1230                 max_bytes = filp->f_ra.ra_pages << (PAGE_SHIFT + 3);
1231                 if (!max_bytes)
1232                         max_bytes = VM_READAHEAD_PAGES << (PAGE_SHIFT + 3);
1233
1234                 /* If max len are exceeded, reset the state */
1235                 if (async_list->io_len + len <= max_bytes) {
1236                         req->flags |= REQ_F_SEQ_PREV;
1237                         async_list->io_len += len;
1238                 } else {
1239                         async_list->file = NULL;
1240                 }
1241         }
1242
1243         /* New file? Reset state. */
1244         if (async_list->file != filp) {
1245                 async_list->io_start = kiocb->ki_pos;
1246                 async_list->io_len = len;
1247                 async_list->file = filp;
1248         }
1249 }
1250
1251 static int io_read(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1252                    bool force_nonblock)
1253 {
1254         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1255         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1256         struct iov_iter iter;
1257         struct file *file;
1258         size_t iov_count;
1259         ssize_t read_size, ret;
1260
1261         ret = io_prep_rw(req, s, force_nonblock);
1262         if (ret)
1263                 return ret;
1264         file = kiocb->ki_filp;
1265
1266         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_READ)))
1267                 return -EBADF;
1268         if (unlikely(!file->f_op->read_iter))
1269                 return -EINVAL;
1270
1271         ret = io_import_iovec(req->ctx, READ, s, &iovec, &iter);
1272         if (ret < 0)
1273                 return ret;
1274
1275         read_size = ret;
1276         if (req->flags & REQ_F_LINK)
1277                 req->result = read_size;
1278
1279         iov_count = iov_iter_count(&iter);
1280         ret = rw_verify_area(READ, file, &kiocb->ki_pos, iov_count);
1281         if (!ret) {
1282                 ssize_t ret2;
1283
1284                 ret2 = call_read_iter(file, kiocb, &iter);
1285                 /*
1286                  * In case of a short read, punt to async. This can happen
1287                  * if we have data partially cached. Alternatively we can
1288                  * return the short read, in which case the application will
1289                  * need to issue another SQE and wait for it. That SQE will
1290                  * need async punt anyway, so it's more efficient to do it
1291                  * here.
1292                  */
1293                 if (force_nonblock && ret2 > 0 && ret2 < read_size)
1294                         ret2 = -EAGAIN;
1295                 /* Catch -EAGAIN return for forced non-blocking submission */
1296                 if (!force_nonblock || ret2 != -EAGAIN) {
1297                         io_rw_done(kiocb, ret2);
1298                 } else {
1299                         /*
1300                          * If ->needs_lock is true, we're already in async
1301                          * context.
1302                          */
1303                         if (!s->needs_lock)
1304                                 io_async_list_note(READ, req, iov_count);
1305                         ret = -EAGAIN;
1306                 }
1307         }
1308         kfree(iovec);
1309         return ret;
1310 }
1311
1312 static int io_write(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1313                     bool force_nonblock)
1314 {
1315         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1316         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1317         struct iov_iter iter;
1318         struct file *file;
1319         size_t iov_count;
1320         ssize_t ret;
1321
1322         ret = io_prep_rw(req, s, force_nonblock);
1323         if (ret)
1324                 return ret;
1325
1326         file = kiocb->ki_filp;
1327         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_WRITE)))
1328                 return -EBADF;
1329         if (unlikely(!file->f_op->write_iter))
1330                 return -EINVAL;
1331
1332         ret = io_import_iovec(req->ctx, WRITE, s, &iovec, &iter);
1333         if (ret < 0)
1334                 return ret;
1335
1336         if (req->flags & REQ_F_LINK)
1337                 req->result = ret;
1338
1339         iov_count = iov_iter_count(&iter);
1340
1341         ret = -EAGAIN;
1342         if (force_nonblock && !(kiocb->ki_flags & IOCB_DIRECT)) {
1343                 /* If ->needs_lock is true, we're already in async context. */
1344                 if (!s->needs_lock)
1345                         io_async_list_note(WRITE, req, iov_count);
1346                 goto out_free;
1347         }
1348
1349         ret = rw_verify_area(WRITE, file, &kiocb->ki_pos, iov_count);
1350         if (!ret) {
1351                 ssize_t ret2;
1352
1353                 /*
1354                  * Open-code file_start_write here to grab freeze protection,
1355                  * which will be released by another thread in
1356                  * io_complete_rw().  Fool lockdep by telling it the lock got
1357                  * released so that it doesn't complain about the held lock when
1358                  * we return to userspace.
1359                  */
1360                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode)) {
1361                         __sb_start_write(file_inode(file)->i_sb,
1362                                                 SB_FREEZE_WRITE, true);
1363                         __sb_writers_release(file_inode(file)->i_sb,
1364                                                 SB_FREEZE_WRITE);
1365                 }
1366                 kiocb->ki_flags |= IOCB_WRITE;
1367
1368                 ret2 = call_write_iter(file, kiocb, &iter);
1369                 if (!force_nonblock || ret2 != -EAGAIN) {
1370                         io_rw_done(kiocb, ret2);
1371                 } else {
1372                         /*
1373                          * If ->needs_lock is true, we're already in async
1374                          * context.
1375                          */
1376                         if (!s->needs_lock)
1377                                 io_async_list_note(WRITE, req, iov_count);
1378                         ret = -EAGAIN;
1379                 }
1380         }
1381 out_free:
1382         kfree(iovec);
1383         return ret;
1384 }
1385
1386 /*
1387  * IORING_OP_NOP just posts a completion event, nothing else.
1388  */
1389 static int io_nop(struct io_kiocb *req, u64 user_data)
1390 {
1391         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1392         long err = 0;
1393
1394         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1395                 return -EINVAL;
1396
1397         io_cqring_add_event(ctx, user_data, err);
1398         io_put_req(req);
1399         return 0;
1400 }
1401
1402 static int io_prep_fsync(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1403 {
1404         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1405
1406         if (!req->file)
1407                 return -EBADF;
1408
1409         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1410                 return -EINVAL;
1411         if (unlikely(sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->buf_index))
1412                 return -EINVAL;
1413
1414         return 0;
1415 }
1416
1417 static int io_fsync(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1418                     bool force_nonblock)
1419 {
1420         loff_t sqe_off = READ_ONCE(sqe->off);
1421         loff_t sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1422         loff_t end = sqe_off + sqe_len;
1423         unsigned fsync_flags;
1424         int ret;
1425
1426         fsync_flags = READ_ONCE(sqe->fsync_flags);
1427         if (unlikely(fsync_flags & ~IORING_FSYNC_DATASYNC))
1428                 return -EINVAL;
1429
1430         ret = io_prep_fsync(req, sqe);
1431         if (ret)
1432                 return ret;
1433
1434         /* fsync always requires a blocking context */
1435         if (force_nonblock)
1436                 return -EAGAIN;
1437
1438         ret = vfs_fsync_range(req->rw.ki_filp, sqe_off,
1439                                 end > 0 ? end : LLONG_MAX,
1440                                 fsync_flags & IORING_FSYNC_DATASYNC);
1441
1442         if (ret < 0 && (req->flags & REQ_F_LINK))
1443                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
1444         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1445         io_put_req(req);
1446         return 0;
1447 }
1448
1449 static int io_prep_sfr(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1450 {
1451         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1452         int ret = 0;
1453
1454         if (!req->file)
1455                 return -EBADF;
1456
1457         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1458                 return -EINVAL;
1459         if (unlikely(sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->buf_index))
1460                 return -EINVAL;
1461
1462         return ret;
1463 }
1464
1465 static int io_sync_file_range(struct io_kiocb *req,
1466                               const struct io_uring_sqe *sqe,
1467                               bool force_nonblock)
1468 {
1469         loff_t sqe_off;
1470         loff_t sqe_len;
1471         unsigned flags;
1472         int ret;
1473
1474         ret = io_prep_sfr(req, sqe);
1475         if (ret)
1476                 return ret;
1477
1478         /* sync_file_range always requires a blocking context */
1479         if (force_nonblock)
1480                 return -EAGAIN;
1481
1482         sqe_off = READ_ONCE(sqe->off);
1483         sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1484         flags = READ_ONCE(sqe->sync_range_flags);
1485
1486         ret = sync_file_range(req->rw.ki_filp, sqe_off, sqe_len, flags);
1487
1488         if (ret < 0 && (req->flags & REQ_F_LINK))
1489                 req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
1490         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1491         io_put_req(req);
1492         return 0;
1493 }
1494
1495 #if defined(CONFIG_NET)
1496 static int io_send_recvmsg(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1497                            bool force_nonblock,
1498                    long (*fn)(struct socket *, struct user_msghdr __user *,
1499                                 unsigned int))
1500 {
1501         struct socket *sock;
1502         int ret;
1503
1504         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1505                 return -EINVAL;
1506
1507         sock = sock_from_file(req->file, &ret);
1508         if (sock) {
1509                 struct user_msghdr __user *msg;
1510                 unsigned flags;
1511
1512                 flags = READ_ONCE(sqe->msg_flags);
1513                 if (flags & MSG_DONTWAIT)
1514                         req->flags |= REQ_F_NOWAIT;
1515                 else if (force_nonblock)
1516                         flags |= MSG_DONTWAIT;
1517
1518                 msg = (struct user_msghdr __user *) (unsigned long)
1519                         READ_ONCE(sqe->addr);
1520
1521                 ret = fn(sock, msg, flags);
1522                 if (force_nonblock && ret == -EAGAIN)
1523                         return ret;
1524         }
1525
1526         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1527         io_put_req(req);
1528         return 0;
1529 }
1530 #endif
1531
1532 static int io_sendmsg(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1533                       bool force_nonblock)
1534 {
1535 #if defined(CONFIG_NET)
1536         return io_send_recvmsg(req, sqe, force_nonblock, __sys_sendmsg_sock);
1537 #else
1538         return -EOPNOTSUPP;
1539 #endif
1540 }
1541
1542 static int io_recvmsg(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1543                       bool force_nonblock)
1544 {
1545 #if defined(CONFIG_NET)
1546         return io_send_recvmsg(req, sqe, force_nonblock, __sys_recvmsg_sock);
1547 #else
1548         return -EOPNOTSUPP;
1549 #endif
1550 }
1551
1552 static void io_poll_remove_one(struct io_kiocb *req)
1553 {
1554         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1555
1556         spin_lock(&poll->head->lock);
1557         WRITE_ONCE(poll->canceled, true);
1558         if (!list_empty(&poll->wait.entry)) {
1559                 list_del_init(&poll->wait.entry);
1560                 io_queue_async_work(req->ctx, req);
1561         }
1562         spin_unlock(&poll->head->lock);
1563
1564         list_del_init(&req->list);
1565 }
1566
1567 static void io_poll_remove_all(struct io_ring_ctx *ctx)
1568 {
1569         struct io_kiocb *req;
1570
1571         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1572         while (!list_empty(&ctx->cancel_list)) {
1573                 req = list_first_entry(&ctx->cancel_list, struct io_kiocb,list);
1574                 io_poll_remove_one(req);
1575         }
1576         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1577 }
1578
1579 /*
1580  * Find a running poll command that matches one specified in sqe->addr,
1581  * and remove it if found.
1582  */
1583 static int io_poll_remove(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1584 {
1585         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1586         struct io_kiocb *poll_req, *next;
1587         int ret = -ENOENT;
1588
1589         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1590                 return -EINVAL;
1591         if (sqe->ioprio || sqe->off || sqe->len || sqe->buf_index ||
1592             sqe->poll_events)
1593                 return -EINVAL;
1594
1595         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1596         list_for_each_entry_safe(poll_req, next, &ctx->cancel_list, list) {
1597                 if (READ_ONCE(sqe->addr) == poll_req->user_data) {
1598                         io_poll_remove_one(poll_req);
1599                         ret = 0;
1600                         break;
1601                 }
1602         }
1603         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1604
1605         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret);
1606         io_put_req(req);
1607         return 0;
1608 }
1609
1610 static void io_poll_complete(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
1611                              __poll_t mask)
1612 {
1613         req->poll.done = true;
1614         io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, mangle_poll(mask));
1615         io_commit_cqring(ctx);
1616 }
1617
1618 static void io_poll_complete_work(struct work_struct *work)
1619 {
1620         struct io_kiocb *req = container_of(work, struct io_kiocb, work);
1621         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1622         struct poll_table_struct pt = { ._key = poll->events };
1623         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1624         __poll_t mask = 0;
1625
1626         if (!READ_ONCE(poll->canceled))
1627                 mask = vfs_poll(poll->file, &pt) & poll->events;
1628
1629         /*
1630          * Note that ->ki_cancel callers also delete iocb from active_reqs after
1631          * calling ->ki_cancel.  We need the ctx_lock roundtrip here to
1632          * synchronize with them.  In the cancellation case the list_del_init
1633          * itself is not actually needed, but harmless so we keep it in to
1634          * avoid further branches in the fast path.
1635          */
1636         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1637         if (!mask && !READ_ONCE(poll->canceled)) {
1638                 add_wait_queue(poll->head, &poll->wait);
1639                 spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1640                 return;
1641         }
1642         list_del_init(&req->list);
1643         io_poll_complete(ctx, req, mask);
1644         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1645
1646         io_cqring_ev_posted(ctx);
1647         io_put_req(req);
1648 }
1649
1650 static int io_poll_wake(struct wait_queue_entry *wait, unsigned mode, int sync,
1651                         void *key)
1652 {
1653         struct io_poll_iocb *poll = container_of(wait, struct io_poll_iocb,
1654                                                         wait);
1655         struct io_kiocb *req = container_of(poll, struct io_kiocb, poll);
1656         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1657         __poll_t mask = key_to_poll(key);
1658         unsigned long flags;
1659
1660         /* for instances that support it check for an event match first: */
1661         if (mask && !(mask & poll->events))
1662                 return 0;
1663
1664         list_del_init(&poll->wait.entry);
1665
1666         if (mask && spin_trylock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags)) {
1667                 list_del(&req->list);
1668                 io_poll_complete(ctx, req, mask);
1669                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1670
1671                 io_cqring_ev_posted(ctx);
1672                 io_put_req(req);
1673         } else {
1674                 io_queue_async_work(ctx, req);
1675         }
1676
1677         return 1;
1678 }
1679
1680 struct io_poll_table {
1681         struct poll_table_struct pt;
1682         struct io_kiocb *req;
1683         int error;
1684 };
1685
1686 static void io_poll_queue_proc(struct file *file, struct wait_queue_head *head,
1687                                struct poll_table_struct *p)
1688 {
1689         struct io_poll_table *pt = container_of(p, struct io_poll_table, pt);
1690
1691         if (unlikely(pt->req->poll.head)) {
1692                 pt->error = -EINVAL;
1693                 return;
1694         }
1695
1696         pt->error = 0;
1697         pt->req->poll.head = head;
1698         add_wait_queue(head, &pt->req->poll.wait);
1699 }
1700
1701 static int io_poll_add(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1702 {
1703         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1704         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1705         struct io_poll_table ipt;
1706         bool cancel = false;
1707         __poll_t mask;
1708         u16 events;
1709
1710         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1711                 return -EINVAL;
1712         if (sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->off || sqe->len || sqe->buf_index)
1713                 return -EINVAL;
1714         if (!poll->file)
1715                 return -EBADF;
1716
1717         INIT_WORK(&req->work, io_poll_complete_work);
1718         events = READ_ONCE(sqe->poll_events);
1719         poll->events = demangle_poll(events) | EPOLLERR | EPOLLHUP;
1720
1721         poll->head = NULL;
1722         poll->done = false;
1723         poll->canceled = false;
1724
1725         ipt.pt._qproc = io_poll_queue_proc;
1726         ipt.pt._key = poll->events;
1727         ipt.req = req;
1728         ipt.error = -EINVAL; /* same as no support for IOCB_CMD_POLL */
1729
1730         /* initialized the list so that we can do list_empty checks */
1731         INIT_LIST_HEAD(&poll->wait.entry);
1732         init_waitqueue_func_entry(&poll->wait, io_poll_wake);
1733
1734         INIT_LIST_HEAD(&req->list);
1735
1736         mask = vfs_poll(poll->file, &ipt.pt) & poll->events;
1737
1738         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1739         if (likely(poll->head)) {
1740                 spin_lock(&poll->head->lock);
1741                 if (unlikely(list_empty(&poll->wait.entry))) {
1742                         if (ipt.error)
1743                                 cancel = true;
1744                         ipt.error = 0;
1745                         mask = 0;
1746                 }
1747                 if (mask || ipt.error)
1748                         list_del_init(&poll->wait.entry);
1749                 else if (cancel)
1750                         WRITE_ONCE(poll->canceled, true);
1751                 else if (!poll->done) /* actually waiting for an event */
1752                         list_add_tail(&req->list, &ctx->cancel_list);
1753                 spin_unlock(&poll->head->lock);
1754         }
1755         if (mask) { /* no async, we'd stolen it */
1756                 ipt.error = 0;
1757                 io_poll_complete(ctx, req, mask);
1758         }
1759         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1760
1761         if (mask) {
1762                 io_cqring_ev_posted(ctx);
1763                 io_put_req(req);
1764         }
1765         return ipt.error;
1766 }
1767
1768 static int io_req_defer(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
1769                         const struct io_uring_sqe *sqe)
1770 {
1771         struct io_uring_sqe *sqe_copy;
1772
1773         if (!io_sequence_defer(ctx, req) && list_empty(&ctx->defer_list))
1774                 return 0;
1775
1776         sqe_copy = kmalloc(sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
1777         if (!sqe_copy)
1778                 return -EAGAIN;
1779
1780         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1781         if (!io_sequence_defer(ctx, req) && list_empty(&ctx->defer_list)) {
1782                 spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1783                 kfree(sqe_copy);
1784                 return 0;
1785         }
1786
1787         memcpy(sqe_copy, sqe, sizeof(*sqe_copy));
1788         req->submit.sqe = sqe_copy;
1789
1790         INIT_WORK(&req->work, io_sq_wq_submit_work);
1791         list_add_tail(&req->list, &ctx->defer_list);
1792         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1793         return -EIOCBQUEUED;
1794 }
1795
1796 static int __io_submit_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
1797                            const struct sqe_submit *s, bool force_nonblock)
1798 {
1799         int ret, opcode;
1800
1801         req->user_data = READ_ONCE(s->sqe->user_data);
1802
1803         if (unlikely(s->index >= ctx->sq_entries))
1804                 return -EINVAL;
1805
1806         opcode = READ_ONCE(s->sqe->opcode);
1807         switch (opcode) {
1808         case IORING_OP_NOP:
1809                 ret = io_nop(req, req->user_data);
1810                 break;
1811         case IORING_OP_READV:
1812                 if (unlikely(s->sqe->buf_index))
1813                         return -EINVAL;
1814                 ret = io_read(req, s, force_nonblock);
1815                 break;
1816         case IORING_OP_WRITEV:
1817                 if (unlikely(s->sqe->buf_index))
1818                         return -EINVAL;
1819                 ret = io_write(req, s, force_nonblock);
1820                 break;
1821         case IORING_OP_READ_FIXED:
1822                 ret = io_read(req, s, force_nonblock);
1823                 break;
1824         case IORING_OP_WRITE_FIXED:
1825                 ret = io_write(req, s, force_nonblock);
1826                 break;
1827         case IORING_OP_FSYNC:
1828                 ret = io_fsync(req, s->sqe, force_nonblock);
1829                 break;
1830         case IORING_OP_POLL_ADD:
1831                 ret = io_poll_add(req, s->sqe);
1832                 break;
1833         case IORING_OP_POLL_REMOVE:
1834                 ret = io_poll_remove(req, s->sqe);
1835                 break;
1836         case IORING_OP_SYNC_FILE_RANGE:
1837                 ret = io_sync_file_range(req, s->sqe, force_nonblock);
1838                 break;
1839         case IORING_OP_SENDMSG:
1840                 ret = io_sendmsg(req, s->sqe, force_nonblock);
1841                 break;
1842         case IORING_OP_RECVMSG:
1843                 ret = io_recvmsg(req, s->sqe, force_nonblock);
1844                 break;
1845         default:
1846                 ret = -EINVAL;
1847                 break;
1848         }
1849
1850         if (ret)
1851                 return ret;
1852
1853         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
1854                 if (req->result == -EAGAIN)
1855                         return -EAGAIN;
1856
1857                 /* workqueue context doesn't hold uring_lock, grab it now */
1858                 if (s->needs_lock)
1859                         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
1860                 io_iopoll_req_issued(req);
1861                 if (s->needs_lock)
1862                         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
1863         }
1864
1865         return 0;
1866 }
1867
1868 static struct async_list *io_async_list_from_sqe(struct io_ring_ctx *ctx,
1869                                                  const struct io_uring_sqe *sqe)
1870 {
1871         switch (sqe->opcode) {
1872         case IORING_OP_READV:
1873         case IORING_OP_READ_FIXED:
1874                 return &ctx->pending_async[READ];
1875         case IORING_OP_WRITEV:
1876         case IORING_OP_WRITE_FIXED:
1877                 return &ctx->pending_async[WRITE];
1878         default:
1879                 return NULL;
1880         }
1881 }
1882
1883 static inline bool io_sqe_needs_user(const struct io_uring_sqe *sqe)
1884 {
1885         u8 opcode = READ_ONCE(sqe->opcode);
1886
1887         return !(opcode == IORING_OP_READ_FIXED ||
1888                  opcode == IORING_OP_WRITE_FIXED);
1889 }
1890
1891 static void io_sq_wq_submit_work(struct work_struct *work)
1892 {
1893         struct io_kiocb *req = container_of(work, struct io_kiocb, work);
1894         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1895         struct mm_struct *cur_mm = NULL;
1896         struct async_list *async_list;
1897         LIST_HEAD(req_list);
1898         mm_segment_t old_fs;
1899         int ret;
1900
1901         async_list = io_async_list_from_sqe(ctx, req->submit.sqe);
1902 restart:
1903         do {
1904                 struct sqe_submit *s = &req->submit;
1905                 const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
1906                 unsigned int flags = req->flags;
1907
1908                 /* Ensure we clear previously set non-block flag */
1909                 req->rw.ki_flags &= ~IOCB_NOWAIT;
1910
1911                 ret = 0;
1912                 if (io_sqe_needs_user(sqe) && !cur_mm) {
1913                         if (!mmget_not_zero(ctx->sqo_mm)) {
1914                                 ret = -EFAULT;
1915                         } else {
1916                                 cur_mm = ctx->sqo_mm;
1917                                 use_mm(cur_mm);
1918                                 old_fs = get_fs();
1919                                 set_fs(USER_DS);
1920                         }
1921                 }
1922
1923                 if (!ret) {
1924                         s->has_user = cur_mm != NULL;
1925                         s->needs_lock = true;
1926                         do {
1927                                 ret = __io_submit_sqe(ctx, req, s, false);
1928                                 /*
1929                                  * We can get EAGAIN for polled IO even though
1930                                  * we're forcing a sync submission from here,
1931                                  * since we can't wait for request slots on the
1932                                  * block side.
1933                                  */
1934                                 if (ret != -EAGAIN)
1935                                         break;
1936                                 cond_resched();
1937                         } while (1);
1938                 }
1939
1940                 /* drop submission reference */
1941                 io_put_req(req);
1942
1943                 if (ret) {
1944                         io_cqring_add_event(ctx, sqe->user_data, ret);
1945                         io_put_req(req);
1946                 }
1947
1948                 /* async context always use a copy of the sqe */
1949                 kfree(sqe);
1950
1951                 /* req from defer and link list needn't decrease async cnt */
1952                 if (flags & (REQ_F_IO_DRAINED | REQ_F_LINK_DONE))
1953                         goto out;
1954
1955                 if (!async_list)
1956                         break;
1957                 if (!list_empty(&req_list)) {
1958                         req = list_first_entry(&req_list, struct io_kiocb,
1959                                                 list);
1960                         list_del(&req->list);
1961                         continue;
1962                 }
1963                 if (list_empty(&async_list->list))
1964                         break;
1965
1966                 req = NULL;
1967                 spin_lock(&async_list->lock);
1968                 if (list_empty(&async_list->list)) {
1969                         spin_unlock(&async_list->lock);
1970                         break;
1971                 }
1972                 list_splice_init(&async_list->list, &req_list);
1973                 spin_unlock(&async_list->lock);
1974
1975                 req = list_first_entry(&req_list, struct io_kiocb, list);
1976                 list_del(&req->list);
1977         } while (req);
1978
1979         /*
1980          * Rare case of racing with a submitter. If we find the count has
1981          * dropped to zero AND we have pending work items, then restart
1982          * the processing. This is a tiny race window.
1983          */
1984         if (async_list) {
1985                 ret = atomic_dec_return(&async_list->cnt);
1986                 while (!ret && !list_empty(&async_list->list)) {
1987                         spin_lock(&async_list->lock);
1988                         atomic_inc(&async_list->cnt);
1989                         list_splice_init(&async_list->list, &req_list);
1990                         spin_unlock(&async_list->lock);
1991
1992                         if (!list_empty(&req_list)) {
1993                                 req = list_first_entry(&req_list,
1994                                                         struct io_kiocb, list);
1995                                 list_del(&req->list);
1996                                 goto restart;
1997                         }
1998                         ret = atomic_dec_return(&async_list->cnt);
1999                 }
2000         }
2001
2002 out:
2003         if (cur_mm) {
2004                 set_fs(old_fs);
2005                 unuse_mm(cur_mm);
2006                 mmput(cur_mm);
2007         }
2008 }
2009
2010 /*
2011  * See if we can piggy back onto previously submitted work, that is still
2012  * running. We currently only allow this if the new request is sequential
2013  * to the previous one we punted.
2014  */
2015 static bool io_add_to_prev_work(struct async_list *list, struct io_kiocb *req)
2016 {
2017         bool ret;
2018
2019         if (!list)
2020                 return false;
2021         if (!(req->flags & REQ_F_SEQ_PREV))
2022                 return false;
2023         if (!atomic_read(&list->cnt))
2024                 return false;
2025
2026         ret = true;
2027         spin_lock(&list->lock);
2028         list_add_tail(&req->list, &list->list);
2029         /*
2030          * Ensure we see a simultaneous modification from io_sq_wq_submit_work()
2031          */
2032         smp_mb();
2033         if (!atomic_read(&list->cnt)) {
2034                 list_del_init(&req->list);
2035                 ret = false;
2036         }
2037         spin_unlock(&list->lock);
2038         return ret;
2039 }
2040
2041 static bool io_op_needs_file(const struct io_uring_sqe *sqe)
2042 {
2043         int op = READ_ONCE(sqe->opcode);
2044
2045         switch (op) {
2046         case IORING_OP_NOP:
2047         case IORING_OP_POLL_REMOVE:
2048                 return false;
2049         default:
2050                 return true;
2051         }
2052 }
2053
2054 static int io_req_set_file(struct io_ring_ctx *ctx, const struct sqe_submit *s,
2055                            struct io_submit_state *state, struct io_kiocb *req)
2056 {
2057         unsigned flags;
2058         int fd;
2059
2060         flags = READ_ONCE(s->sqe->flags);
2061         fd = READ_ONCE(s->sqe->fd);
2062
2063         if (flags & IOSQE_IO_DRAIN)
2064                 req->flags |= REQ_F_IO_DRAIN;
2065         /*
2066          * All io need record the previous position, if LINK vs DARIN,
2067          * it can be used to mark the position of the first IO in the
2068          * link list.
2069          */
2070         req->sequence = s->sequence;
2071
2072         if (!io_op_needs_file(s->sqe))
2073                 return 0;
2074
2075         if (flags & IOSQE_FIXED_FILE) {
2076                 if (unlikely(!ctx->user_files ||
2077                     (unsigned) fd >= ctx->nr_user_files))
2078                         return -EBADF;
2079                 req->file = ctx->user_files[fd];
2080                 req->flags |= REQ_F_FIXED_FILE;
2081         } else {
2082                 if (s->needs_fixed_file)
2083                         return -EBADF;
2084                 req->file = io_file_get(state, fd);
2085                 if (unlikely(!req->file))
2086                         return -EBADF;
2087         }
2088
2089         return 0;
2090 }
2091
2092 static int __io_queue_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2093                         struct sqe_submit *s, bool force_nonblock)
2094 {
2095         int ret;
2096
2097         ret = __io_submit_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2098         if (ret == -EAGAIN && !(req->flags & REQ_F_NOWAIT)) {
2099                 struct io_uring_sqe *sqe_copy;
2100
2101                 sqe_copy = kmalloc(sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
2102                 if (sqe_copy) {
2103                         struct async_list *list;
2104
2105                         memcpy(sqe_copy, s->sqe, sizeof(*sqe_copy));
2106                         s->sqe = sqe_copy;
2107
2108                         memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
2109                         list = io_async_list_from_sqe(ctx, s->sqe);
2110                         if (!io_add_to_prev_work(list, req)) {
2111                                 if (list)
2112                                         atomic_inc(&list->cnt);
2113                                 INIT_WORK(&req->work, io_sq_wq_submit_work);
2114                                 io_queue_async_work(ctx, req);
2115                         }
2116
2117                         /*
2118                          * Queued up for async execution, worker will release
2119                          * submit reference when the iocb is actually submitted.
2120                          */
2121                         return 0;
2122                 }
2123         }
2124
2125         /* drop submission reference */
2126         io_put_req(req);
2127
2128         /* and drop final reference, if we failed */
2129         if (ret) {
2130                 io_cqring_add_event(ctx, req->user_data, ret);
2131                 if (req->flags & REQ_F_LINK)
2132                         req->flags |= REQ_F_FAIL_LINK;
2133                 io_put_req(req);
2134         }
2135
2136         return ret;
2137 }
2138
2139 static int io_queue_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2140                         struct sqe_submit *s, bool force_nonblock)
2141 {
2142         int ret;
2143
2144         ret = io_req_defer(ctx, req, s->sqe);
2145         if (ret) {
2146                 if (ret != -EIOCBQUEUED) {
2147                         io_free_req(req);
2148                         io_cqring_add_event(ctx, s->sqe->user_data, ret);
2149                 }
2150                 return 0;
2151         }
2152
2153         return __io_queue_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2154 }
2155
2156 static int io_queue_link_head(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
2157                               struct sqe_submit *s, struct io_kiocb *shadow,
2158                               bool force_nonblock)
2159 {
2160         int ret;
2161         int need_submit = false;
2162
2163         if (!shadow)
2164                 return io_queue_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2165
2166         /*
2167          * Mark the first IO in link list as DRAIN, let all the following
2168          * IOs enter the defer list. all IO needs to be completed before link
2169          * list.
2170          */
2171         req->flags |= REQ_F_IO_DRAIN;
2172         ret = io_req_defer(ctx, req, s->sqe);
2173         if (ret) {
2174                 if (ret != -EIOCBQUEUED) {
2175                         io_free_req(req);
2176                         io_cqring_add_event(ctx, s->sqe->user_data, ret);
2177                         return 0;
2178                 }
2179         } else {
2180                 /*
2181                  * If ret == 0 means that all IOs in front of link io are
2182                  * running done. let's queue link head.
2183                  */
2184                 need_submit = true;
2185         }
2186
2187         /* Insert shadow req to defer_list, blocking next IOs */
2188         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
2189         list_add_tail(&shadow->list, &ctx->defer_list);
2190         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
2191
2192         if (need_submit)
2193                 return __io_queue_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2194
2195         return 0;
2196 }
2197
2198 #define SQE_VALID_FLAGS (IOSQE_FIXED_FILE|IOSQE_IO_DRAIN|IOSQE_IO_LINK)
2199
2200 static void io_submit_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *s,
2201                           struct io_submit_state *state, struct io_kiocb **link,
2202                           bool force_nonblock)
2203 {
2204         struct io_uring_sqe *sqe_copy;
2205         struct io_kiocb *req;
2206         int ret;
2207
2208         /* enforce forwards compatibility on users */
2209         if (unlikely(s->sqe->flags & ~SQE_VALID_FLAGS)) {
2210                 ret = -EINVAL;
2211                 goto err;
2212         }
2213
2214         req = io_get_req(ctx, state);
2215         if (unlikely(!req)) {
2216                 ret = -EAGAIN;
2217                 goto err;
2218         }
2219
2220         ret = io_req_set_file(ctx, s, state, req);
2221         if (unlikely(ret)) {
2222 err_req:
2223                 io_free_req(req);
2224 err:
2225                 io_cqring_add_event(ctx, s->sqe->user_data, ret);
2226                 return;
2227         }
2228
2229         /*
2230          * If we already have a head request, queue this one for async
2231          * submittal once the head completes. If we don't have a head but
2232          * IOSQE_IO_LINK is set in the sqe, start a new head. This one will be
2233          * submitted sync once the chain is complete. If none of those
2234          * conditions are true (normal request), then just queue it.
2235          */
2236         if (*link) {
2237                 struct io_kiocb *prev = *link;
2238
2239                 sqe_copy = kmemdup(s->sqe, sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
2240                 if (!sqe_copy) {
2241                         ret = -EAGAIN;
2242                         goto err_req;
2243                 }
2244
2245                 s->sqe = sqe_copy;
2246                 memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
2247                 list_add_tail(&req->list, &prev->link_list);
2248         } else if (s->sqe->flags & IOSQE_IO_LINK) {
2249                 req->flags |= REQ_F_LINK;
2250
2251                 memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
2252                 INIT_LIST_HEAD(&req->link_list);
2253                 *link = req;
2254         } else {
2255                 io_queue_sqe(ctx, req, s, force_nonblock);
2256         }
2257 }
2258
2259 /*
2260  * Batched submission is done, ensure local IO is flushed out.
2261  */
2262 static void io_submit_state_end(struct io_submit_state *state)
2263 {
2264         blk_finish_plug(&state->plug);
2265         io_file_put(state);
2266         if (state->free_reqs)
2267                 kmem_cache_free_bulk(req_cachep, state->free_reqs,
2268                                         &state->reqs[state->cur_req]);
2269 }
2270
2271 /*
2272  * Start submission side cache.
2273  */
2274 static void io_submit_state_start(struct io_submit_state *state,
2275                                   struct io_ring_ctx *ctx, unsigned max_ios)
2276 {
2277         blk_start_plug(&state->plug);
2278         state->free_reqs = 0;
2279         state->file = NULL;
2280         state->ios_left = max_ios;
2281 }
2282
2283 static void io_commit_sqring(struct io_ring_ctx *ctx)
2284 {
2285         struct io_rings *rings = ctx->rings;
2286
2287         if (ctx->cached_sq_head != READ_ONCE(rings->sq.head)) {
2288                 /*
2289                  * Ensure any loads from the SQEs are done at this point,
2290                  * since once we write the new head, the application could
2291                  * write new data to them.
2292                  */
2293                 smp_store_release(&rings->sq.head, ctx->cached_sq_head);
2294         }
2295 }
2296
2297 /*
2298  * Fetch an sqe, if one is available. Note that s->sqe will point to memory
2299  * that is mapped by userspace. This means that care needs to be taken to
2300  * ensure that reads are stable, as we cannot rely on userspace always
2301  * being a good citizen. If members of the sqe are validated and then later
2302  * used, it's important that those reads are done through READ_ONCE() to
2303  * prevent a re-load down the line.
2304  */
2305 static bool io_get_sqring(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *s)
2306 {
2307         struct io_rings *rings = ctx->rings;
2308         u32 *sq_array = ctx->sq_array;
2309         unsigned head;
2310
2311         /*
2312          * The cached sq head (or cq tail) serves two purposes:
2313          *
2314          * 1) allows us to batch the cost of updating the user visible
2315          *    head updates.
2316          * 2) allows the kernel side to track the head on its own, even
2317          *    though the application is the one updating it.
2318          */
2319         head = ctx->cached_sq_head;
2320         /* make sure SQ entry isn't read before tail */
2321         if (head == smp_load_acquire(&rings->sq.tail))
2322                 return false;
2323
2324         head = READ_ONCE(sq_array[head & ctx->sq_mask]);
2325         if (head < ctx->sq_entries) {
2326                 s->index = head;
2327                 s->sqe = &ctx->sq_sqes[head];
2328                 s->sequence = ctx->cached_sq_head;
2329                 ctx->cached_sq_head++;
2330                 return true;
2331         }
2332
2333         /* drop invalid entries */
2334         ctx->cached_sq_head++;
2335         rings->sq_dropped++;
2336         return false;
2337 }
2338
2339 static int io_submit_sqes(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *sqes,
2340                           unsigned int nr, bool has_user, bool mm_fault)
2341 {
2342         struct io_submit_state state, *statep = NULL;
2343         struct io_kiocb *link = NULL;
2344         struct io_kiocb *shadow_req = NULL;
2345         bool prev_was_link = false;
2346         int i, submitted = 0;
2347
2348         if (nr > IO_PLUG_THRESHOLD) {
2349                 io_submit_state_start(&state, ctx, nr);
2350                 statep = &state;
2351         }
2352
2353         for (i = 0; i < nr; i++) {
2354                 /*
2355                  * If previous wasn't linked and we have a linked command,
2356                  * that's the end of the chain. Submit the previous link.
2357                  */
2358                 if (!prev_was_link && link) {
2359                         io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req,
2360                                                 true);
2361                         link = NULL;
2362                 }
2363                 prev_was_link = (sqes[i].sqe->flags & IOSQE_IO_LINK) != 0;
2364
2365                 if (link && (sqes[i].sqe->flags & IOSQE_IO_DRAIN)) {
2366                         if (!shadow_req) {
2367                                 shadow_req = io_get_req(ctx, NULL);
2368                                 shadow_req->flags |= (REQ_F_IO_DRAIN | REQ_F_SHADOW_DRAIN);
2369                                 refcount_dec(&shadow_req->refs);
2370                         }
2371                         shadow_req->sequence = sqes[i].sequence;
2372                 }
2373
2374                 if (unlikely(mm_fault)) {
2375                         io_cqring_add_event(ctx, sqes[i].sqe->user_data,
2376                                                 -EFAULT);
2377                 } else {
2378                         sqes[i].has_user = has_user;
2379                         sqes[i].needs_lock = true;
2380                         sqes[i].needs_fixed_file = true;
2381                         io_submit_sqe(ctx, &sqes[i], statep, &link, true);
2382                         submitted++;
2383                 }
2384         }
2385
2386         if (link)
2387                 io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req, true);
2388         if (statep)
2389                 io_submit_state_end(&state);
2390
2391         return submitted;
2392 }
2393
2394 static int io_sq_thread(void *data)
2395 {
2396         struct sqe_submit sqes[IO_IOPOLL_BATCH];
2397         struct io_ring_ctx *ctx = data;
2398         struct mm_struct *cur_mm = NULL;
2399         mm_segment_t old_fs;
2400         DEFINE_WAIT(wait);
2401         unsigned inflight;
2402         unsigned long timeout;
2403
2404         complete(&ctx->sqo_thread_started);
2405
2406         old_fs = get_fs();
2407         set_fs(USER_DS);
2408
2409         timeout = inflight = 0;
2410         while (!kthread_should_park()) {
2411                 bool all_fixed, mm_fault = false;
2412                 int i;
2413
2414                 if (inflight) {
2415                         unsigned nr_events = 0;
2416
2417                         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
2418                                 io_iopoll_check(ctx, &nr_events, 0);
2419                         } else {
2420                                 /*
2421                                  * Normal IO, just pretend everything completed.
2422                                  * We don't have to poll completions for that.
2423                                  */
2424                                 nr_events = inflight;
2425                         }
2426
2427                         inflight -= nr_events;
2428                         if (!inflight)
2429                                 timeout = jiffies + ctx->sq_thread_idle;
2430                 }
2431
2432                 if (!io_get_sqring(ctx, &sqes[0])) {
2433                         /*
2434                          * We're polling. If we're within the defined idle
2435                          * period, then let us spin without work before going
2436                          * to sleep.
2437                          */
2438                         if (inflight || !time_after(jiffies, timeout)) {
2439                                 cpu_relax();
2440                                 continue;
2441                         }
2442
2443                         /*
2444                          * Drop cur_mm before scheduling, we can't hold it for
2445                          * long periods (or over schedule()). Do this before
2446                          * adding ourselves to the waitqueue, as the unuse/drop
2447                          * may sleep.
2448                          */
2449                         if (cur_mm) {
2450                                 unuse_mm(cur_mm);
2451                                 mmput(cur_mm);
2452                                 cur_mm = NULL;
2453                         }
2454
2455                         prepare_to_wait(&ctx->sqo_wait, &wait,
2456                                                 TASK_INTERRUPTIBLE);
2457
2458                         /* Tell userspace we may need a wakeup call */
2459                         ctx->rings->sq_flags |= IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
2460                         /* make sure to read SQ tail after writing flags */
2461                         smp_mb();
2462
2463                         if (!io_get_sqring(ctx, &sqes[0])) {
2464                                 if (kthread_should_park()) {
2465                                         finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
2466                                         break;
2467                                 }
2468                                 if (signal_pending(current))
2469                                         flush_signals(current);
2470                                 schedule();
2471                                 finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
2472
2473                                 ctx->rings->sq_flags &= ~IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
2474                                 continue;
2475                         }
2476                         finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
2477
2478                         ctx->rings->sq_flags &= ~IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
2479                 }
2480
2481                 i = 0;
2482                 all_fixed = true;
2483                 do {
2484                         if (all_fixed && io_sqe_needs_user(sqes[i].sqe))
2485                                 all_fixed = false;
2486
2487                         i++;
2488                         if (i == ARRAY_SIZE(sqes))
2489                                 break;
2490                 } while (io_get_sqring(ctx, &sqes[i]));
2491
2492                 /* Unless all new commands are FIXED regions, grab mm */
2493                 if (!all_fixed && !cur_mm) {
2494                         mm_fault = !mmget_not_zero(ctx->sqo_mm);
2495                         if (!mm_fault) {
2496                                 use_mm(ctx->sqo_mm);
2497                                 cur_mm = ctx->sqo_mm;
2498                         }
2499                 }
2500
2501                 inflight += io_submit_sqes(ctx, sqes, i, cur_mm != NULL,
2502                                                 mm_fault);
2503
2504                 /* Commit SQ ring head once we've consumed all SQEs */
2505                 io_commit_sqring(ctx);
2506         }
2507
2508         set_fs(old_fs);
2509         if (cur_mm) {
2510                 unuse_mm(cur_mm);
2511                 mmput(cur_mm);
2512         }
2513
2514         kthread_parkme();
2515
2516         return 0;
2517 }
2518
2519 static int io_ring_submit(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int to_submit,
2520                           bool block_for_last)
2521 {
2522         struct io_submit_state state, *statep = NULL;
2523         struct io_kiocb *link = NULL;
2524         struct io_kiocb *shadow_req = NULL;
2525         bool prev_was_link = false;
2526         int i, submit = 0;
2527
2528         if (to_submit > IO_PLUG_THRESHOLD) {
2529                 io_submit_state_start(&state, ctx, to_submit);
2530                 statep = &state;
2531         }
2532
2533         for (i = 0; i < to_submit; i++) {
2534                 bool force_nonblock = true;
2535                 struct sqe_submit s;
2536
2537                 if (!io_get_sqring(ctx, &s))
2538                         break;
2539
2540                 /*
2541                  * If previous wasn't linked and we have a linked command,
2542                  * that's the end of the chain. Submit the previous link.
2543                  */
2544                 if (!prev_was_link && link) {
2545                         io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req,
2546                                                 force_nonblock);
2547                         link = NULL;
2548                 }
2549                 prev_was_link = (s.sqe->flags & IOSQE_IO_LINK) != 0;
2550
2551                 if (link && (s.sqe->flags & IOSQE_IO_DRAIN)) {
2552                         if (!shadow_req) {
2553                                 shadow_req = io_get_req(ctx, NULL);
2554                                 shadow_req->flags |= (REQ_F_IO_DRAIN | REQ_F_SHADOW_DRAIN);
2555                                 refcount_dec(&shadow_req->refs);
2556                         }
2557                         shadow_req->sequence = s.sequence;
2558                 }
2559
2560                 s.has_user = true;
2561                 s.needs_lock = false;
2562                 s.needs_fixed_file = false;
2563                 submit++;
2564
2565                 /*
2566                  * The caller will block for events after submit, submit the
2567                  * last IO non-blocking. This is either the only IO it's
2568                  * submitting, or it already submitted the previous ones. This
2569                  * improves performance by avoiding an async punt that we don't
2570                  * need to do.
2571                  */
2572                 if (block_for_last && submit == to_submit)
2573                         force_nonblock = false;
2574
2575                 io_submit_sqe(ctx, &s, statep, &link, force_nonblock);
2576         }
2577         io_commit_sqring(ctx);
2578
2579         if (link)
2580                 io_queue_link_head(ctx, link, &link->submit, shadow_req,
2581                                         block_for_last);
2582         if (statep)
2583                 io_submit_state_end(statep);
2584
2585         return submit;
2586 }
2587
2588 /*
2589  * Wait until events become available, if we don't already have some. The
2590  * application must reap them itself, as they reside on the shared cq ring.
2591  */
2592 static int io_cqring_wait(struct io_ring_ctx *ctx, int min_events,
2593                           const sigset_t __user *sig, size_t sigsz)
2594 {
2595         struct io_rings *rings = ctx->rings;
2596         int ret;
2597
2598         if (io_cqring_events(rings) >= min_events)
2599                 return 0;
2600
2601         if (sig) {
2602 #ifdef CONFIG_COMPAT
2603                 if (in_compat_syscall())
2604                         ret = set_compat_user_sigmask((const compat_sigset_t __user *)sig,
2605                                                       sigsz);
2606                 else
2607 #endif
2608                         ret = set_user_sigmask(sig, sigsz);
2609
2610                 if (ret)
2611                         return ret;
2612         }
2613
2614         ret = wait_event_interruptible(ctx->wait, io_cqring_events(rings) >= min_events);
2615         restore_saved_sigmask_unless(ret == -ERESTARTSYS);
2616         if (ret == -ERESTARTSYS)
2617                 ret = -EINTR;
2618
2619         return READ_ONCE(rings->cq.head) == READ_ONCE(rings->cq.tail) ? ret : 0;
2620 }
2621
2622 static void __io_sqe_files_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
2623 {
2624 #if defined(CONFIG_UNIX)
2625         if (ctx->ring_sock) {
2626                 struct sock *sock = ctx->ring_sock->sk;
2627                 struct sk_buff *skb;
2628
2629                 while ((skb = skb_dequeue(&sock->sk_receive_queue)) != NULL)
2630                         kfree_skb(skb);
2631         }
2632 #else
2633         int i;
2634
2635         for (i = 0; i < ctx->nr_user_files; i++)
2636                 fput(ctx->user_files[i]);
2637 #endif
2638 }
2639
2640 static int io_sqe_files_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
2641 {
2642         if (!ctx->user_files)
2643                 return -ENXIO;
2644
2645         __io_sqe_files_unregister(ctx);
2646         kfree(ctx->user_files);
2647         ctx->user_files = NULL;
2648         ctx->nr_user_files = 0;
2649         return 0;
2650 }
2651
2652 static void io_sq_thread_stop(struct io_ring_ctx *ctx)
2653 {
2654         if (ctx->sqo_thread) {
2655                 wait_for_completion(&ctx->sqo_thread_started);
2656                 /*
2657                  * The park is a bit of a work-around, without it we get
2658                  * warning spews on shutdown with SQPOLL set and affinity
2659                  * set to a single CPU.
2660                  */
2661                 kthread_park(ctx->sqo_thread);
2662                 kthread_stop(ctx->sqo_thread);
2663                 ctx->sqo_thread = NULL;
2664         }
2665 }
2666
2667 static void io_finish_async(struct io_ring_ctx *ctx)
2668 {
2669         int i;
2670
2671         io_sq_thread_stop(ctx);
2672
2673         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ctx->sqo_wq); i++) {
2674                 if (ctx->sqo_wq[i]) {
2675                         destroy_workqueue(ctx->sqo_wq[i]);
2676                         ctx->sqo_wq[i] = NULL;
2677                 }
2678         }
2679 }
2680
2681 #if defined(CONFIG_UNIX)
2682 static void io_destruct_skb(struct sk_buff *skb)
2683 {
2684         struct io_ring_ctx *ctx = skb->sk->sk_user_data;
2685
2686         io_finish_async(ctx);
2687         unix_destruct_scm(skb);
2688 }
2689
2690 /*
2691  * Ensure the UNIX gc is aware of our file set, so we are certain that
2692  * the io_uring can be safely unregistered on process exit, even if we have
2693  * loops in the file referencing.
2694  */
2695 static int __io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx, int nr, int offset)
2696 {
2697         struct sock *sk = ctx->ring_sock->sk;
2698         struct scm_fp_list *fpl;
2699         struct sk_buff *skb;
2700         int i;
2701
2702         if (!capable(CAP_SYS_RESOURCE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
2703                 unsigned long inflight = ctx->user->unix_inflight + nr;
2704
2705                 if (inflight > task_rlimit(current, RLIMIT_NOFILE))
2706                         return -EMFILE;
2707         }
2708
2709         fpl = kzalloc(sizeof(*fpl), GFP_KERNEL);
2710         if (!fpl)
2711                 return -ENOMEM;
2712
2713         skb = alloc_skb(0, GFP_KERNEL);
2714         if (!skb) {
2715                 kfree(fpl);
2716                 return -ENOMEM;
2717         }
2718
2719         skb->sk = sk;
2720         skb->destructor = io_destruct_skb;
2721
2722         fpl->user = get_uid(ctx->user);
2723         for (i = 0; i < nr; i++) {
2724                 fpl->fp[i] = get_file(ctx->user_files[i + offset]);
2725                 unix_inflight(fpl->user, fpl->fp[i]);
2726         }
2727
2728         fpl->max = fpl->count = nr;
2729         UNIXCB(skb).fp = fpl;
2730         refcount_add(skb->truesize, &sk->sk_wmem_alloc);
2731         skb_queue_head(&sk->sk_receive_queue, skb);
2732
2733         for (i = 0; i < nr; i++)
2734                 fput(fpl->fp[i]);
2735
2736         return 0;
2737 }
2738
2739 /*
2740  * If UNIX sockets are enabled, fd passing can cause a reference cycle which
2741  * causes regular reference counting to break down. We rely on the UNIX
2742  * garbage collection to take care of this problem for us.
2743  */
2744 static int io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx)
2745 {
2746         unsigned left, total;
2747         int ret = 0;
2748
2749         total = 0;
2750         left = ctx->nr_user_files;
2751         while (left) {
2752                 unsigned this_files = min_t(unsigned, left, SCM_MAX_FD);
2753
2754                 ret = __io_sqe_files_scm(ctx, this_files, total);
2755                 if (ret)
2756                         break;
2757                 left -= this_files;
2758                 total += this_files;
2759         }
2760
2761         if (!ret)
2762                 return 0;
2763
2764         while (total < ctx->nr_user_files) {
2765                 fput(ctx->user_files[total]);
2766                 total++;
2767         }
2768
2769         return ret;
2770 }
2771 #else
2772 static int io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx)
2773 {
2774         return 0;
2775 }
2776 #endif
2777
2778 static int io_sqe_files_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg,
2779                                  unsigned nr_args)
2780 {
2781         __s32 __user *fds = (__s32 __user *) arg;
2782         int fd, ret = 0;
2783         unsigned i;
2784
2785         if (ctx->user_files)
2786                 return -EBUSY;
2787         if (!nr_args)
2788                 return -EINVAL;
2789         if (nr_args > IORING_MAX_FIXED_FILES)
2790                 return -EMFILE;
2791
2792         ctx->user_files = kcalloc(nr_args, sizeof(struct file *), GFP_KERNEL);
2793         if (!ctx->user_files)
2794                 return -ENOMEM;
2795
2796         for (i = 0; i < nr_args; i++) {
2797                 ret = -EFAULT;
2798                 if (copy_from_user(&fd, &fds[i], sizeof(fd)))
2799                         break;
2800
2801                 ctx->user_files[i] = fget(fd);
2802
2803                 ret = -EBADF;
2804                 if (!ctx->user_files[i])
2805                         break;
2806                 /*
2807                  * Don't allow io_uring instances to be registered. If UNIX
2808                  * isn't enabled, then this causes a reference cycle and this
2809                  * instance can never get freed. If UNIX is enabled we'll
2810                  * handle it just fine, but there's still no point in allowing
2811                  * a ring fd as it doesn't support regular read/write anyway.
2812                  */
2813                 if (ctx->user_files[i]->f_op == &io_uring_fops) {
2814                         fput(ctx->user_files[i]);
2815                         break;
2816                 }
2817                 ctx->nr_user_files++;
2818                 ret = 0;
2819         }
2820
2821         if (ret) {
2822                 for (i = 0; i < ctx->nr_user_files; i++)
2823                         fput(ctx->user_files[i]);
2824
2825                 kfree(ctx->user_files);
2826                 ctx->user_files = NULL;
2827                 ctx->nr_user_files = 0;
2828                 return ret;
2829         }
2830
2831         ret = io_sqe_files_scm(ctx);
2832         if (ret)
2833                 io_sqe_files_unregister(ctx);
2834
2835         return ret;
2836 }
2837
2838 static int io_sq_offload_start(struct io_ring_ctx *ctx,
2839                                struct io_uring_params *p)
2840 {
2841         int ret;
2842
2843         init_waitqueue_head(&ctx->sqo_wait);
2844         mmgrab(current->mm);
2845         ctx->sqo_mm = current->mm;
2846
2847         if (ctx->flags & IORING_SETUP_SQPOLL) {
2848                 ret = -EPERM;
2849                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
2850                         goto err;
2851
2852                 ctx->sq_thread_idle = msecs_to_jiffies(p->sq_thread_idle);
2853                 if (!ctx->sq_thread_idle)
2854                         ctx->sq_thread_idle = HZ;
2855
2856                 if (p->flags & IORING_SETUP_SQ_AFF) {
2857                         int cpu = p->sq_thread_cpu;
2858
2859                         ret = -EINVAL;
2860                         if (cpu >= nr_cpu_ids)
2861                                 goto err;
2862                         if (!cpu_online(cpu))
2863                                 goto err;
2864
2865                         ctx->sqo_thread = kthread_create_on_cpu(io_sq_thread,
2866                                                         ctx, cpu,
2867                                                         "io_uring-sq");
2868                 } else {
2869                         ctx->sqo_thread = kthread_create(io_sq_thread, ctx,
2870                                                         "io_uring-sq");
2871                 }
2872                 if (IS_ERR(ctx->sqo_thread)) {
2873                         ret = PTR_ERR(ctx->sqo_thread);
2874                         ctx->sqo_thread = NULL;
2875                         goto err;
2876                 }
2877                 wake_up_process(ctx->sqo_thread);
2878         } else if (p->flags & IORING_SETUP_SQ_AFF) {
2879                 /* Can't have SQ_AFF without SQPOLL */
2880                 ret = -EINVAL;
2881                 goto err;
2882         }
2883
2884         /* Do QD, or 2 * CPUS, whatever is smallest */
2885         ctx->sqo_wq[0] = alloc_workqueue("io_ring-wq",
2886                         WQ_UNBOUND | WQ_FREEZABLE,
2887                         min(ctx->sq_entries - 1, 2 * num_online_cpus()));
2888         if (!ctx->sqo_wq[0]) {
2889                 ret = -ENOMEM;
2890                 goto err;
2891         }
2892
2893         /*
2894          * This is for buffered writes, where we want to limit the parallelism
2895          * due to file locking in file systems. As "normal" buffered writes
2896          * should parellelize on writeout quite nicely, limit us to having 2
2897          * pending. This avoids massive contention on the inode when doing
2898          * buffered async writes.
2899          */
2900         ctx->sqo_wq[1] = alloc_workqueue("io_ring-write-wq",
2901                                                 WQ_UNBOUND | WQ_FREEZABLE, 2);
2902         if (!ctx->sqo_wq[1]) {
2903                 ret = -ENOMEM;
2904                 goto err;
2905         }
2906
2907         return 0;
2908 err:
2909         io_finish_async(ctx);
2910         mmdrop(ctx->sqo_mm);
2911         ctx->sqo_mm = NULL;
2912         return ret;
2913 }
2914
2915 static void io_unaccount_mem(struct user_struct *user, unsigned long nr_pages)
2916 {
2917         atomic_long_sub(nr_pages, &user->locked_vm);
2918 }
2919
2920 static int io_account_mem(struct user_struct *user, unsigned long nr_pages)
2921 {
2922         unsigned long page_limit, cur_pages, new_pages;
2923
2924         /* Don't allow more pages than we can safely lock */
2925         page_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
2926
2927         do {
2928                 cur_pages = atomic_long_read(&user->locked_vm);
2929                 new_pages = cur_pages + nr_pages;
2930                 if (new_pages > page_limit)
2931                         return -ENOMEM;
2932         } while (atomic_long_cmpxchg(&user->locked_vm, cur_pages,
2933                                         new_pages) != cur_pages);
2934
2935         return 0;
2936 }
2937
2938 static void io_mem_free(void *ptr)
2939 {
2940         struct page *page;
2941
2942         if (!ptr)
2943                 return;
2944
2945         page = virt_to_head_page(ptr);
2946         if (put_page_testzero(page))
2947                 free_compound_page(page);
2948 }
2949
2950 static void *io_mem_alloc(size_t size)
2951 {
2952         gfp_t gfp_flags = GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | __GFP_NOWARN | __GFP_COMP |
2953                                 __GFP_NORETRY;
2954
2955         return (void *) __get_free_pages(gfp_flags, get_order(size));
2956 }
2957
2958 static unsigned long rings_size(unsigned sq_entries, unsigned cq_entries,
2959                                 size_t *sq_offset)
2960 {
2961         struct io_rings *rings;
2962         size_t off, sq_array_size;
2963
2964         off = struct_size(rings, cqes, cq_entries);
2965         if (off == SIZE_MAX)
2966                 return SIZE_MAX;
2967
2968 #ifdef CONFIG_SMP
2969         off = ALIGN(off, SMP_CACHE_BYTES);
2970         if (off == 0)
2971                 return SIZE_MAX;
2972 #endif
2973
2974         sq_array_size = array_size(sizeof(u32), sq_entries);
2975         if (sq_array_size == SIZE_MAX)
2976                 return SIZE_MAX;
2977
2978         if (check_add_overflow(off, sq_array_size, &off))
2979                 return SIZE_MAX;
2980
2981         if (sq_offset)
2982                 *sq_offset = off;
2983
2984         return off;
2985 }
2986
2987 static unsigned long ring_pages(unsigned sq_entries, unsigned cq_entries)
2988 {
2989         size_t pages;
2990
2991         pages = (size_t)1 << get_order(
2992                 rings_size(sq_entries, cq_entries, NULL));
2993         pages += (size_t)1 << get_order(
2994                 array_size(sizeof(struct io_uring_sqe), sq_entries));
2995
2996         return pages;
2997 }
2998
2999 static int io_sqe_buffer_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
3000 {
3001         int i, j;
3002
3003         if (!ctx->user_bufs)
3004                 return -ENXIO;
3005
3006         for (i = 0; i < ctx->nr_user_bufs; i++) {
3007                 struct io_mapped_ubuf *imu = &ctx->user_bufs[i];
3008
3009                 for (j = 0; j < imu->nr_bvecs; j++)
3010                         put_user_page(imu->bvec[j].bv_page);
3011
3012                 if (ctx->account_mem)
3013                         io_unaccount_mem(ctx->user, imu->nr_bvecs);
3014                 kvfree(imu->bvec);
3015                 imu->nr_bvecs = 0;
3016         }
3017
3018         kfree(ctx->user_bufs);
3019         ctx->user_bufs = NULL;
3020         ctx->nr_user_bufs = 0;
3021         return 0;
3022 }
3023
3024 static int io_copy_iov(struct io_ring_ctx *ctx, struct iovec *dst,
3025                        void __user *arg, unsigned index)
3026 {
3027         struct iovec __user *src;
3028
3029 #ifdef CONFIG_COMPAT
3030         if (ctx->compat) {
3031                 struct compat_iovec __user *ciovs;
3032                 struct compat_iovec ciov;
3033
3034                 ciovs = (struct compat_iovec __user *) arg;
3035                 if (copy_from_user(&ciov, &ciovs[index], sizeof(ciov)))
3036                         return -EFAULT;
3037
3038                 dst->iov_base = (void __user *) (unsigned long) ciov.iov_base;
3039                 dst->iov_len = ciov.iov_len;
3040                 return 0;
3041         }
3042 #endif
3043         src = (struct iovec __user *) arg;
3044         if (copy_from_user(dst, &src[index], sizeof(*dst)))
3045                 return -EFAULT;
3046         return 0;
3047 }
3048
3049 static int io_sqe_buffer_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg,
3050                                   unsigned nr_args)
3051 {
3052         struct vm_area_struct **vmas = NULL;
3053         struct page **pages = NULL;
3054         int i, j, got_pages = 0;
3055         int ret = -EINVAL;
3056
3057         if (ctx->user_bufs)
3058                 return -EBUSY;
3059         if (!nr_args || nr_args > UIO_MAXIOV)
3060                 return -EINVAL;
3061
3062         ctx->user_bufs = kcalloc(nr_args, sizeof(struct io_mapped_ubuf),
3063                                         GFP_KERNEL);
3064         if (!ctx->user_bufs)
3065                 return -ENOMEM;
3066
3067         for (i = 0; i < nr_args; i++) {
3068                 struct io_mapped_ubuf *imu = &ctx->user_bufs[i];
3069                 unsigned long off, start, end, ubuf;
3070                 int pret, nr_pages;
3071                 struct iovec iov;
3072                 size_t size;
3073
3074                 ret = io_copy_iov(ctx, &iov, arg, i);
3075                 if (ret)
3076                         goto err;
3077
3078                 /*
3079                  * Don't impose further limits on the size and buffer
3080                  * constraints here, we'll -EINVAL later when IO is
3081                  * submitted if they are wrong.
3082                  */
3083                 ret = -EFAULT;
3084                 if (!iov.iov_base || !iov.iov_len)
3085                         goto err;
3086
3087                 /* arbitrary limit, but we need something */
3088                 if (iov.iov_len > SZ_1G)
3089                         goto err;
3090
3091                 ubuf = (unsigned long) iov.iov_base;
3092                 end = (ubuf + iov.iov_len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3093                 start = ubuf >> PAGE_SHIFT;
3094                 nr_pages = end - start;
3095
3096                 if (ctx->account_mem) {
3097                         ret = io_account_mem(ctx->user, nr_pages);
3098                         if (ret)
3099                                 goto err;
3100                 }
3101
3102                 ret = 0;
3103                 if (!pages || nr_pages > got_pages) {
3104                         kfree(vmas);
3105                         kfree(pages);
3106                         pages = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct page *),
3107                                                 GFP_KERNEL);
3108                         vmas = kvmalloc_array(nr_pages,
3109                                         sizeof(struct vm_area_struct *),
3110                                         GFP_KERNEL);
3111                         if (!pages || !vmas) {
3112                                 ret = -ENOMEM;
3113                                 if (ctx->account_mem)
3114                                         io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
3115                                 goto err;
3116                         }
3117                         got_pages = nr_pages;
3118                 }
3119
3120                 imu->bvec = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct bio_vec),
3121                                                 GFP_KERNEL);
3122                 ret = -ENOMEM;
3123                 if (!imu->bvec) {
3124                         if (ctx->account_mem)
3125                                 io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
3126                         goto err;
3127                 }
3128
3129                 ret = 0;
3130                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
3131                 pret = get_user_pages(ubuf, nr_pages,
3132                                       FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM,
3133                                       pages, vmas);
3134                 if (pret == nr_pages) {
3135                         /* don't support file backed memory */
3136                         for (j = 0; j < nr_pages; j++) {
3137                                 struct vm_area_struct *vma = vmas[j];
3138
3139                                 if (vma->vm_file &&
3140                                     !is_file_hugepages(vma->vm_file)) {
3141                                         ret = -EOPNOTSUPP;
3142                                         break;
3143                                 }
3144                         }
3145                 } else {
3146                         ret = pret < 0 ? pret : -EFAULT;
3147                 }
3148                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
3149                 if (ret) {
3150                         /*
3151                          * if we did partial map, or found file backed vmas,
3152                          * release any pages we did get
3153                          */
3154                         if (pret > 0)
3155                                 put_user_pages(pages, pret);
3156                         if (ctx->account_mem)
3157                                 io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
3158                         kvfree(imu->bvec);
3159                         goto err;
3160                 }
3161
3162                 off = ubuf & ~PAGE_MASK;
3163                 size = iov.iov_len;
3164                 for (j = 0; j < nr_pages; j++) {
3165                         size_t vec_len;
3166
3167                         vec_len = min_t(size_t, size, PAGE_SIZE - off);
3168                         imu->bvec[j].bv_page = pages[j];
3169                         imu->bvec[j].bv_len = vec_len;
3170                         imu->bvec[j].bv_offset = off;
3171                         off = 0;
3172                         size -= vec_len;
3173                 }
3174                 /* store original address for later verification */
3175                 imu->ubuf = ubuf;
3176                 imu->len = iov.iov_len;
3177                 imu->nr_bvecs = nr_pages;
3178
3179                 ctx->nr_user_bufs++;
3180         }
3181         kvfree(pages);
3182         kvfree(vmas);
3183         return 0;
3184 err:
3185         kvfree(pages);
3186         kvfree(vmas);
3187         io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3188         return ret;
3189 }
3190
3191 static int io_eventfd_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg)
3192 {
3193         __s32 __user *fds = arg;
3194         int fd;
3195
3196         if (ctx->cq_ev_fd)
3197                 return -EBUSY;
3198
3199         if (copy_from_user(&fd, fds, sizeof(*fds)))
3200                 return -EFAULT;
3201
3202         ctx->cq_ev_fd = eventfd_ctx_fdget(fd);
3203         if (IS_ERR(ctx->cq_ev_fd)) {
3204                 int ret = PTR_ERR(ctx->cq_ev_fd);
3205                 ctx->cq_ev_fd = NULL;
3206                 return ret;
3207         }
3208
3209         return 0;
3210 }
3211
3212 static int io_eventfd_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
3213 {
3214         if (ctx->cq_ev_fd) {
3215                 eventfd_ctx_put(ctx->cq_ev_fd);
3216                 ctx->cq_ev_fd = NULL;
3217                 return 0;
3218         }
3219
3220         return -ENXIO;
3221 }
3222
3223 static void io_ring_ctx_free(struct io_ring_ctx *ctx)
3224 {
3225         io_finish_async(ctx);
3226         if (ctx->sqo_mm)
3227                 mmdrop(ctx->sqo_mm);
3228
3229         io_iopoll_reap_events(ctx);
3230         io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3231         io_sqe_files_unregister(ctx);
3232         io_eventfd_unregister(ctx);
3233
3234 #if defined(CONFIG_UNIX)
3235         if (ctx->ring_sock) {
3236                 ctx->ring_sock->file = NULL; /* so that iput() is called */
3237                 sock_release(ctx->ring_sock);
3238         }
3239 #endif
3240
3241         io_mem_free(ctx->rings);
3242         io_mem_free(ctx->sq_sqes);
3243
3244         percpu_ref_exit(&ctx->refs);
3245         if (ctx->account_mem)
3246                 io_unaccount_mem(ctx->user,
3247                                 ring_pages(ctx->sq_entries, ctx->cq_entries));
3248         free_uid(ctx->user);
3249         kfree(ctx);
3250 }
3251
3252 static __poll_t io_uring_poll(struct file *file, poll_table *wait)
3253 {
3254         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3255         __poll_t mask = 0;
3256
3257         poll_wait(file, &ctx->cq_wait, wait);
3258         /*
3259          * synchronizes with barrier from wq_has_sleeper call in
3260          * io_commit_cqring
3261          */
3262         smp_rmb();
3263         if (READ_ONCE(ctx->rings->sq.tail) - ctx->cached_sq_head !=
3264             ctx->rings->sq_ring_entries)
3265                 mask |= EPOLLOUT | EPOLLWRNORM;
3266         if (READ_ONCE(ctx->rings->sq.head) != ctx->cached_cq_tail)
3267                 mask |= EPOLLIN | EPOLLRDNORM;
3268
3269         return mask;
3270 }
3271
3272 static int io_uring_fasync(int fd, struct file *file, int on)
3273 {
3274         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3275
3276         return fasync_helper(fd, file, on, &ctx->cq_fasync);
3277 }
3278
3279 static void io_ring_ctx_wait_and_kill(struct io_ring_ctx *ctx)
3280 {
3281         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3282         percpu_ref_kill(&ctx->refs);
3283         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3284
3285         io_poll_remove_all(ctx);
3286         io_iopoll_reap_events(ctx);
3287         wait_for_completion(&ctx->ctx_done);
3288         io_ring_ctx_free(ctx);
3289 }
3290
3291 static int io_uring_release(struct inode *inode, struct file *file)
3292 {
3293         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3294
3295         file->private_data = NULL;
3296         io_ring_ctx_wait_and_kill(ctx);
3297         return 0;
3298 }
3299
3300 static int io_uring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3301 {
3302         loff_t offset = (loff_t) vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
3303         unsigned long sz = vma->vm_end - vma->vm_start;
3304         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
3305         unsigned long pfn;
3306         struct page *page;
3307         void *ptr;
3308
3309         switch (offset) {
3310         case IORING_OFF_SQ_RING:
3311         case IORING_OFF_CQ_RING:
3312                 ptr = ctx->rings;
3313                 break;
3314         case IORING_OFF_SQES:
3315                 ptr = ctx->sq_sqes;
3316                 break;
3317         default:
3318                 return -EINVAL;
3319         }
3320
3321         page = virt_to_head_page(ptr);
3322         if (sz > (PAGE_SIZE << compound_order(page)))
3323                 return -EINVAL;
3324
3325         pfn = virt_to_phys(ptr) >> PAGE_SHIFT;
3326         return remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, sz, vma->vm_page_prot);
3327 }
3328
3329 SYSCALL_DEFINE6(io_uring_enter, unsigned int, fd, u32, to_submit,
3330                 u32, min_complete, u32, flags, const sigset_t __user *, sig,
3331                 size_t, sigsz)
3332 {
3333         struct io_ring_ctx *ctx;
3334         long ret = -EBADF;
3335         int submitted = 0;
3336         struct fd f;
3337
3338         if (flags & ~(IORING_ENTER_GETEVENTS | IORING_ENTER_SQ_WAKEUP))
3339                 return -EINVAL;
3340
3341         f = fdget(fd);
3342         if (!f.file)
3343                 return -EBADF;
3344
3345         ret = -EOPNOTSUPP;
3346         if (f.file->f_op != &io_uring_fops)
3347                 goto out_fput;
3348
3349         ret = -ENXIO;
3350         ctx = f.file->private_data;
3351         if (!percpu_ref_tryget(&ctx->refs))
3352                 goto out_fput;
3353
3354         /*
3355          * For SQ polling, the thread will do all submissions and completions.
3356          * Just return the requested submit count, and wake the thread if
3357          * we were asked to.
3358          */
3359         ret = 0;
3360         if (ctx->flags & IORING_SETUP_SQPOLL) {
3361                 if (flags & IORING_ENTER_SQ_WAKEUP)
3362                         wake_up(&ctx->sqo_wait);
3363                 submitted = to_submit;
3364         } else if (to_submit) {
3365                 bool block_for_last = false;
3366
3367                 to_submit = min(to_submit, ctx->sq_entries);
3368
3369                 /*
3370                  * Allow last submission to block in a series, IFF the caller
3371                  * asked to wait for events and we don't currently have
3372                  * enough. This potentially avoids an async punt.
3373                  */
3374                 if (to_submit == min_complete &&
3375                     io_cqring_events(ctx->rings) < min_complete)
3376                         block_for_last = true;
3377
3378                 mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3379                 submitted = io_ring_submit(ctx, to_submit, block_for_last);
3380                 mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3381         }
3382         if (flags & IORING_ENTER_GETEVENTS) {
3383                 unsigned nr_events = 0;
3384
3385                 min_complete = min(min_complete, ctx->cq_entries);
3386
3387                 if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
3388                         ret = io_iopoll_check(ctx, &nr_events, min_complete);
3389                 } else {
3390                         ret = io_cqring_wait(ctx, min_complete, sig, sigsz);
3391                 }
3392         }
3393
3394         io_ring_drop_ctx_refs(ctx, 1);
3395 out_fput:
3396         fdput(f);
3397         return submitted ? submitted : ret;
3398 }
3399
3400 static const struct file_operations io_uring_fops = {
3401         .release        = io_uring_release,
3402         .mmap           = io_uring_mmap,
3403         .poll           = io_uring_poll,
3404         .fasync         = io_uring_fasync,
3405 };
3406
3407 static int io_allocate_scq_urings(struct io_ring_ctx *ctx,
3408                                   struct io_uring_params *p)
3409 {
3410         struct io_rings *rings;
3411         size_t size, sq_array_offset;
3412
3413         size = rings_size(p->sq_entries, p->cq_entries, &sq_array_offset);
3414         if (size == SIZE_MAX)
3415                 return -EOVERFLOW;
3416
3417         rings = io_mem_alloc(size);
3418         if (!rings)
3419                 return -ENOMEM;
3420
3421         ctx->rings = rings;
3422         ctx->sq_array = (u32 *)((char *)rings + sq_array_offset);
3423         rings->sq_ring_mask = p->sq_entries - 1;
3424         rings->cq_ring_mask = p->cq_entries - 1;
3425         rings->sq_ring_entries = p->sq_entries;
3426         rings->cq_ring_entries = p->cq_entries;
3427         ctx->sq_mask = rings->sq_ring_mask;
3428         ctx->cq_mask = rings->cq_ring_mask;
3429         ctx->sq_entries = rings->sq_ring_entries;
3430         ctx->cq_entries = rings->cq_ring_entries;
3431
3432         size = array_size(sizeof(struct io_uring_sqe), p->sq_entries);
3433         if (size == SIZE_MAX)
3434                 return -EOVERFLOW;
3435
3436         ctx->sq_sqes = io_mem_alloc(size);
3437         if (!ctx->sq_sqes)
3438                 return -ENOMEM;
3439
3440         return 0;
3441 }
3442
3443 /*
3444  * Allocate an anonymous fd, this is what constitutes the application
3445  * visible backing of an io_uring instance. The application mmaps this
3446  * fd to gain access to the SQ/CQ ring details. If UNIX sockets are enabled,
3447  * we have to tie this fd to a socket for file garbage collection purposes.
3448  */
3449 static int io_uring_get_fd(struct io_ring_ctx *ctx)
3450 {
3451         struct file *file;
3452         int ret;
3453
3454 #if defined(CONFIG_UNIX)
3455         ret = sock_create_kern(&init_net, PF_UNIX, SOCK_RAW, IPPROTO_IP,
3456                                 &ctx->ring_sock);
3457         if (ret)
3458                 return ret;
3459 #endif
3460
3461         ret = get_unused_fd_flags(O_RDWR | O_CLOEXEC);
3462         if (ret < 0)
3463                 goto err;
3464
3465         file = anon_inode_getfile("[io_uring]", &io_uring_fops, ctx,
3466                                         O_RDWR | O_CLOEXEC);
3467         if (IS_ERR(file)) {
3468                 put_unused_fd(ret);
3469                 ret = PTR_ERR(file);
3470                 goto err;
3471         }
3472
3473 #if defined(CONFIG_UNIX)
3474         ctx->ring_sock->file = file;
3475         ctx->ring_sock->sk->sk_user_data = ctx;
3476 #endif
3477         fd_install(ret, file);
3478         return ret;
3479 err:
3480 #if defined(CONFIG_UNIX)
3481         sock_release(ctx->ring_sock);
3482         ctx->ring_sock = NULL;
3483 #endif
3484         return ret;
3485 }
3486
3487 static int io_uring_create(unsigned entries, struct io_uring_params *p)
3488 {
3489         struct user_struct *user = NULL;
3490         struct io_ring_ctx *ctx;
3491         bool account_mem;
3492         int ret;
3493
3494         if (!entries || entries > IORING_MAX_ENTRIES)
3495                 return -EINVAL;
3496
3497         /*
3498          * Use twice as many entries for the CQ ring. It's possible for the
3499          * application to drive a higher depth than the size of the SQ ring,
3500          * since the sqes are only used at submission time. This allows for
3501          * some flexibility in overcommitting a bit.
3502          */
3503         p->sq_entries = roundup_pow_of_two(entries);
3504         p->cq_entries = 2 * p->sq_entries;
3505
3506         user = get_uid(current_user());
3507         account_mem = !capable(CAP_IPC_LOCK);
3508
3509         if (account_mem) {
3510                 ret = io_account_mem(user,
3511                                 ring_pages(p->sq_entries, p->cq_entries));
3512                 if (ret) {
3513                         free_uid(user);
3514                         return ret;
3515                 }
3516         }
3517
3518         ctx = io_ring_ctx_alloc(p);
3519         if (!ctx) {
3520                 if (account_mem)
3521                         io_unaccount_mem(user, ring_pages(p->sq_entries,
3522                                                                 p->cq_entries));
3523                 free_uid(user);
3524                 return -ENOMEM;
3525         }
3526         ctx->compat = in_compat_syscall();
3527         ctx->account_mem = account_mem;
3528         ctx->user = user;
3529
3530         ret = io_allocate_scq_urings(ctx, p);
3531         if (ret)
3532                 goto err;
3533
3534         ret = io_sq_offload_start(ctx, p);
3535         if (ret)
3536                 goto err;
3537
3538         ret = io_uring_get_fd(ctx);
3539         if (ret < 0)
3540                 goto err;
3541
3542         memset(&p->sq_off, 0, sizeof(p->sq_off));
3543         p->sq_off.head = offsetof(struct io_rings, sq.head);
3544         p->sq_off.tail = offsetof(struct io_rings, sq.tail);
3545         p->sq_off.ring_mask = offsetof(struct io_rings, sq_ring_mask);
3546         p->sq_off.ring_entries = offsetof(struct io_rings, sq_ring_entries);
3547         p->sq_off.flags = offsetof(struct io_rings, sq_flags);
3548         p->sq_off.dropped = offsetof(struct io_rings, sq_dropped);
3549         p->sq_off.array = (char *)ctx->sq_array - (char *)ctx->rings;
3550
3551         memset(&p->cq_off, 0, sizeof(p->cq_off));
3552         p->cq_off.head = offsetof(struct io_rings, cq.head);
3553         p->cq_off.tail = offsetof(struct io_rings, cq.tail);
3554         p->cq_off.ring_mask = offsetof(struct io_rings, cq_ring_mask);
3555         p->cq_off.ring_entries = offsetof(struct io_rings, cq_ring_entries);
3556         p->cq_off.overflow = offsetof(struct io_rings, cq_overflow);
3557         p->cq_off.cqes = offsetof(struct io_rings, cqes);
3558
3559         p->features = IORING_FEAT_SINGLE_MMAP;
3560         return ret;
3561 err:
3562         io_ring_ctx_wait_and_kill(ctx);
3563         return ret;
3564 }
3565
3566 /*
3567  * Sets up an aio uring context, and returns the fd. Applications asks for a
3568  * ring size, we return the actual sq/cq ring sizes (among other things) in the
3569  * params structure passed in.
3570  */
3571 static long io_uring_setup(u32 entries, struct io_uring_params __user *params)
3572 {
3573         struct io_uring_params p;
3574         long ret;
3575         int i;
3576
3577         if (copy_from_user(&p, params, sizeof(p)))
3578                 return -EFAULT;
3579         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(p.resv); i++) {
3580                 if (p.resv[i])
3581                         return -EINVAL;
3582         }
3583
3584         if (p.flags & ~(IORING_SETUP_IOPOLL | IORING_SETUP_SQPOLL |
3585                         IORING_SETUP_SQ_AFF))
3586                 return -EINVAL;
3587
3588         ret = io_uring_create(entries, &p);
3589         if (ret < 0)
3590                 return ret;
3591
3592         if (copy_to_user(params, &p, sizeof(p)))
3593                 return -EFAULT;
3594
3595         return ret;
3596 }
3597
3598 SYSCALL_DEFINE2(io_uring_setup, u32, entries,
3599                 struct io_uring_params __user *, params)
3600 {
3601         return io_uring_setup(entries, params);
3602 }
3603
3604 static int __io_uring_register(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned opcode,
3605                                void __user *arg, unsigned nr_args)
3606         __releases(ctx->uring_lock)
3607         __acquires(ctx->uring_lock)
3608 {
3609         int ret;
3610
3611         /*
3612          * We're inside the ring mutex, if the ref is already dying, then
3613          * someone else killed the ctx or is already going through
3614          * io_uring_register().
3615          */
3616         if (percpu_ref_is_dying(&ctx->refs))
3617                 return -ENXIO;
3618
3619         percpu_ref_kill(&ctx->refs);
3620
3621         /*
3622          * Drop uring mutex before waiting for references to exit. If another
3623          * thread is currently inside io_uring_enter() it might need to grab
3624          * the uring_lock to make progress. If we hold it here across the drain
3625          * wait, then we can deadlock. It's safe to drop the mutex here, since
3626          * no new references will come in after we've killed the percpu ref.
3627          */
3628         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3629         wait_for_completion(&ctx->ctx_done);
3630         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3631
3632         switch (opcode) {
3633         case IORING_REGISTER_BUFFERS:
3634                 ret = io_sqe_buffer_register(ctx, arg, nr_args);
3635                 break;
3636         case IORING_UNREGISTER_BUFFERS:
3637                 ret = -EINVAL;
3638                 if (arg || nr_args)
3639                         break;
3640                 ret = io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3641                 break;
3642         case IORING_REGISTER_FILES:
3643                 ret = io_sqe_files_register(ctx, arg, nr_args);
3644                 break;
3645         case IORING_UNREGISTER_FILES:
3646                 ret = -EINVAL;
3647                 if (arg || nr_args)
3648                         break;
3649                 ret = io_sqe_files_unregister(ctx);
3650                 break;
3651         case IORING_REGISTER_EVENTFD:
3652                 ret = -EINVAL;
3653                 if (nr_args != 1)
3654                         break;
3655                 ret = io_eventfd_register(ctx, arg);
3656                 break;
3657         case IORING_UNREGISTER_EVENTFD:
3658                 ret = -EINVAL;
3659                 if (arg || nr_args)
3660                         break;
3661                 ret = io_eventfd_unregister(ctx);
3662                 break;
3663         default:
3664                 ret = -EINVAL;
3665                 break;
3666         }
3667
3668         /* bring the ctx back to life */
3669         reinit_completion(&ctx->ctx_done);
3670         percpu_ref_reinit(&ctx->refs);
3671         return ret;
3672 }
3673
3674 SYSCALL_DEFINE4(io_uring_register, unsigned int, fd, unsigned int, opcode,
3675                 void __user *, arg, unsigned int, nr_args)
3676 {
3677         struct io_ring_ctx *ctx;
3678         long ret = -EBADF;
3679         struct fd f;
3680
3681         f = fdget(fd);
3682         if (!f.file)
3683                 return -EBADF;
3684
3685         ret = -EOPNOTSUPP;
3686         if (f.file->f_op != &io_uring_fops)
3687                 goto out_fput;
3688
3689         ctx = f.file->private_data;
3690
3691         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3692         ret = __io_uring_register(ctx, opcode, arg, nr_args);
3693         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3694 out_fput:
3695         fdput(f);
3696         return ret;
3697 }
3698
3699 static int __init io_uring_init(void)
3700 {
3701         req_cachep = KMEM_CACHE(io_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC);
3702         return 0;
3703 };
3704 __initcall(io_uring_init);