drivers/block/loop.c

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