drivers/block/loop.c

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