fs/aio.c

   1 /*
   2  *      An async IO implementation for Linux
   3  *      Written by Benjamin LaHaise <bcrl@kvack.org>
   4  *
   5  *      Implements an efficient asynchronous io interface.
   6  *
   7  *      Copyright 2000, 2001, 2002 Red Hat, Inc.  All Rights Reserved.
   8  *
   9  *      See ../COPYING for licensing terms.
  10  */
  11 #define pr_fmt(fmt) "%s: " fmt, __func__
  12
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/time.h>
  17 #include <linux/aio_abi.h>
  18 #include <linux/export.h>
  19 #include <linux/syscalls.h>
  20 #include <linux/backing-dev.h>
  21 #include <linux/uio.h>
  22
  23 #include <linux/sched.h>
  24 #include <linux/fs.h>
  25 #include <linux/file.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/mman.h>
  28 #include <linux/mmu_context.h>
  29 #include <linux/percpu.h>
  30 #include <linux/slab.h>
  31 #include <linux/timer.h>
  32 #include <linux/aio.h>
  33 #include <linux/highmem.h>
  34 #include <linux/workqueue.h>
  35 #include <linux/security.h>
  36 #include <linux/eventfd.h>
  37 #include <linux/blkdev.h>
  38 #include <linux/compat.h>
  39 #include <linux/migrate.h>
  40 #include <linux/ramfs.h>
  41 #include <linux/percpu-refcount.h>
  42 #include <linux/mount.h>
  43
  44 #include <asm/kmap_types.h>
  45 #include <asm/uaccess.h>
  46
  47 #include "internal.h"
  48
  49 #define AIO_RING_MAGIC                  0xa10a10a1
  50 #define AIO_RING_COMPAT_FEATURES        1
  51 #define AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES      0
  52 struct aio_ring {
  53         unsigned        id;     /* kernel internal index number */
  54         unsigned        nr;     /* number of io_events */
  55         unsigned        head;   /* Written to by userland or under ring_lock
  56                                  * mutex by aio_read_events_ring(). */
  57         unsigned        tail;
  58
  59         unsigned        magic;
  60         unsigned        compat_features;
  61         unsigned        incompat_features;
  62         unsigned        header_length;  /* size of aio_ring */
  63
  64
  65         struct io_event         io_events[0];
  66 }; /* 128 bytes + ring size */
  67
  68 #define AIO_RING_PAGES  8
  69
  70 struct kioctx_table {
  71         struct rcu_head rcu;
  72         unsigned        nr;
  73         struct kioctx   *table[];
  74 };
  75
  76 struct kioctx_cpu {
  77         unsigned                reqs_available;
  78 };
  79
  80 struct kioctx {
  81         struct percpu_ref       users;
  82         atomic_t                dead;
  83
  84         struct percpu_ref       reqs;
  85
  86         unsigned long           user_id;
  87
  88         struct __percpu kioctx_cpu *cpu;
  89
  90         /*
  91          * For percpu reqs_available, number of slots we move to/from global
  92          * counter at a time:
  93          */
  94         unsigned                req_batch;
  95         /*
  96          * This is what userspace passed to io_setup(), it's not used for
  97          * anything but counting against the global max_reqs quota.
  98          *
  99          * The real limit is nr_events - 1, which will be larger (see
 100          * aio_setup_ring())
 101          */
 102         unsigned                max_reqs;
 103
 104         /* Size of ringbuffer, in units of struct io_event */
 105         unsigned                nr_events;
 106
 107         unsigned long           mmap_base;
 108         unsigned long           mmap_size;
 109
 110         struct page             **ring_pages;
 111         long                    nr_pages;
 112
 113         struct work_struct      free_work;
 114
 115         /*
 116          * signals when all in-flight requests are done
 117          */
 118         struct completion *requests_done;
 119
 120         struct {
 121                 /*
 122                  * This counts the number of available slots in the ringbuffer,
 123                  * so we avoid overflowing it: it's decremented (if positive)
 124                  * when allocating a kiocb and incremented when the resulting
 125                  * io_event is pulled off the ringbuffer.
 126                  *
 127                  * We batch accesses to it with a percpu version.
 128                  */
 129                 atomic_t        reqs_available;
 130         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 131
 132         struct {
 133                 spinlock_t      ctx_lock;
 134                 struct list_head active_reqs;   /* used for cancellation */
 135         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 136
 137         struct {
 138                 struct mutex    ring_lock;
 139                 wait_queue_head_t wait;
 140         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 141
 142         struct {
 143                 unsigned        tail;
 144                 unsigned        completed_events;
 145                 spinlock_t      completion_lock;
 146         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 147
 148         struct page             *internal_pages[AIO_RING_PAGES];
 149         struct file             *aio_ring_file;
 150
 151         unsigned                id;
 152 };
 153
 154 /*------ sysctl variables----*/
 155 static DEFINE_SPINLOCK(aio_nr_lock);
 156 unsigned long aio_nr;           /* current system wide number of aio requests */
 157 unsigned long aio_max_nr = 0x10000; /* system wide maximum number of aio requests */
 158 /*----end sysctl variables---*/
 159
 160 static struct kmem_cache        *kiocb_cachep;
 161 static struct kmem_cache        *kioctx_cachep;
 162
 163 static struct vfsmount *aio_mnt;
 164
 165 static const struct file_operations aio_ring_fops;
 166 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops;
 167
 168 static struct file *aio_private_file(struct kioctx *ctx, loff_t nr_pages)
 169 {
 170         struct qstr this = QSTR_INIT("[aio]", 5);
 171         struct file *file;
 172         struct path path;
 173         struct inode *inode = alloc_anon_inode(aio_mnt->mnt_sb);
 174         if (IS_ERR(inode))
 175                 return ERR_CAST(inode);
 176
 177         inode->i_mapping->a_ops = &aio_ctx_aops;
 178         inode->i_mapping->private_data = ctx;
 179         inode->i_size = PAGE_SIZE * nr_pages;
 180
 181         path.dentry = d_alloc_pseudo(aio_mnt->mnt_sb, &this);
 182         if (!path.dentry) {
 183                 iput(inode);
 184                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 185         }
 186         path.mnt = mntget(aio_mnt);
 187
 188         d_instantiate(path.dentry, inode);
 189         file = alloc_file(&path, FMODE_READ | FMODE_WRITE, &aio_ring_fops);
 190         if (IS_ERR(file)) {
 191                 path_put(&path);
 192                 return file;
 193         }
 194
 195         file->f_flags = O_RDWR;
 196         return file;
 197 }
 198
 199 static struct dentry *aio_mount(struct file_system_type *fs_type,
 200                                 int flags, const char *dev_name, void *data)
 201 {
 202         static const struct dentry_operations ops = {
 203                 .d_dname        = simple_dname,
 204         };
 205         return mount_pseudo(fs_type, "aio:", NULL, &ops, AIO_RING_MAGIC);
 206 }
 207
 208 /* aio_setup
 209  *      Creates the slab caches used by the aio routines, panic on
 210  *      failure as this is done early during the boot sequence.
 211  */
 212 static int __init aio_setup(void)
 213 {
 214         static struct file_system_type aio_fs = {
 215                 .name           = "aio",
 216                 .mount          = aio_mount,
 217                 .kill_sb        = kill_anon_super,
 218         };
 219         aio_mnt = kern_mount(&aio_fs);
 220         if (IS_ERR(aio_mnt))
 221                 panic("Failed to create aio fs mount.");
 222
 223         kiocb_cachep = KMEM_CACHE(kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 224         kioctx_cachep = KMEM_CACHE(kioctx,SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 225
 226         pr_debug("sizeof(struct page) = %zu\n", sizeof(struct page));
 227
 228         return 0;
 229 }
 230 __initcall(aio_setup);
 231
 232 static void put_aio_ring_file(struct kioctx *ctx)
 233 {
 234         struct file *aio_ring_file = ctx->aio_ring_file;
 235         if (aio_ring_file) {
 236                 truncate_setsize(aio_ring_file->f_inode, 0);
 237
 238                 /* Prevent further access to the kioctx from migratepages */
 239                 spin_lock(&aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_lock);
 240                 aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_data = NULL;
 241                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 242                 spin_unlock(&aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_lock);
 243
 244                 fput(aio_ring_file);
 245         }
 246 }
 247
 248 static void aio_free_ring(struct kioctx *ctx)
 249 {
 250         int i;
 251
 252         /* Disconnect the kiotx from the ring file.  This prevents future
 253          * accesses to the kioctx from page migration.
 254          */
 255         put_aio_ring_file(ctx);
 256
 257         for (i = 0; i < ctx->nr_pages; i++) {
 258                 struct page *page;
 259                 pr_debug("pid(%d) [%d] page->count=%d\n", current->pid, i,
 260                                 page_count(ctx->ring_pages[i]));
 261                 page = ctx->ring_pages[i];
 262                 if (!page)
 263                         continue;
 264                 ctx->ring_pages[i] = NULL;
 265                 put_page(page);
 266         }
 267
 268         if (ctx->ring_pages && ctx->ring_pages != ctx->internal_pages) {
 269                 kfree(ctx->ring_pages);
 270                 ctx->ring_pages = NULL;
 271         }
 272 }
 273
 274 static int aio_ring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 275 {
 276         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
 277         return 0;
 278 }
 279
 280 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
 281         .mmap = aio_ring_mmap,
 282 };
 283
 284 static int aio_set_page_dirty(struct page *page)
 285 {
 286         return 0;
 287 }
 288
 289 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 290 static int aio_migratepage(struct address_space *mapping, struct page *new,
 291                         struct page *old, enum migrate_mode mode)
 292 {
 293         struct kioctx *ctx;
 294         unsigned long flags;
 295         pgoff_t idx;
 296         int rc;
 297
 298         rc = 0;
 299
 300         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
 301         spin_lock(&mapping->private_lock);
 302         ctx = mapping->private_data;
 303         if (!ctx) {
 304                 rc = -EINVAL;
 305                 goto out;
 306         }
 307
 308         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
 309          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
 310          * a partially initialized kiotx.
 311          */
 312         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
 313                 rc = -EAGAIN;
 314                 goto out;
 315         }
 316
 317         idx = old->index;
 318         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
 319                 /* Make sure the old page hasn't already been changed */
 320                 if (ctx->ring_pages[idx] != old)
 321                         rc = -EAGAIN;
 322         } else
 323                 rc = -EINVAL;
 324
 325         if (rc != 0)
 326                 goto out_unlock;
 327
 328         /* Writeback must be complete */
 329         BUG_ON(PageWriteback(old));
 330         get_page(new);
 331
 332         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, new, old, NULL, mode, 1);
 333         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 334                 put_page(new);
 335                 goto out_unlock;
 336         }
 337
 338         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
 339          * while the old page is copied to the new.  This prevents new
 340          * events from being lost.
 341          */
 342         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
 343         migrate_page_copy(new, old);
 344         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != old);
 345         ctx->ring_pages[idx] = new;
 346         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
 347
 348         /* The old page is no longer accessible. */
 349         put_page(old);
 350
 351 out_unlock:
 352         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 353 out:
 354         spin_unlock(&mapping->private_lock);
 355         return rc;
 356 }
 357 #endif
 358
 359 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
 360         .set_page_dirty = aio_set_page_dirty,
 361 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 362         .migratepage    = aio_migratepage,
 363 #endif
 364 };
 365
 366 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx)
 367 {
 368         struct aio_ring *ring;
 369         unsigned nr_events = ctx->max_reqs;
 370         struct mm_struct *mm = current->mm;
 371         unsigned long size, unused;
 372         int nr_pages;
 373         int i;
 374         struct file *file;
 375
 376         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
 377         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
 378
 379         size = sizeof(struct aio_ring);
 380         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
 381
 382         nr_pages = PFN_UP(size);
 383         if (nr_pages < 0)
 384                 return -EINVAL;
 385
 386         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
 387         if (IS_ERR(file)) {
 388                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 389                 return -ENOMEM;
 390         }
 391
 392         ctx->aio_ring_file = file;
 393         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
 394                         / sizeof(struct io_event);
 395
 396         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
 397         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
 398                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
 399                                           GFP_KERNEL);
 400                 if (!ctx->ring_pages) {
 401                         put_aio_ring_file(ctx);
 402                         return -ENOMEM;
 403                 }
 404         }
 405
 406         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 407                 struct page *page;
 408                 page = find_or_create_page(file->f_inode->i_mapping,
 409                                            i, GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
 410                 if (!page)
 411                         break;
 412                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
 413                          current->pid, i, page_count(page));
 414                 SetPageUptodate(page);
 415                 SetPageDirty(page);
 416                 unlock_page(page);
 417
 418                 ctx->ring_pages[i] = page;
 419         }
 420         ctx->nr_pages = i;
 421
 422         if (unlikely(i != nr_pages)) {
 423                 aio_free_ring(ctx);
 424                 return -ENOMEM;
 425         }
 426
 427         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 428         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
 429
 430         down_write(&mm->mmap_sem);
 431         ctx->mmap_base = do_mmap_pgoff(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
 432                                        PROT_READ | PROT_WRITE,
 433                                        MAP_SHARED, 0, &unused);
 434         up_write(&mm->mmap_sem);
 435         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
 436                 ctx->mmap_size = 0;
 437                 aio_free_ring(ctx);
 438                 return -ENOMEM;
 439         }
 440
 441         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
 442
 443         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
 444         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
 445
 446         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 447         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
 448         ring->id = ~0U;
 449         ring->head = ring->tail = 0;
 450         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
 451         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
 452         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
 453         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
 454         kunmap_atomic(ring);
 455         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
 456
 457         return 0;
 458 }
 459
 460 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
 461 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
 462 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
 463
 464 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *req, kiocb_cancel_fn *cancel)
 465 {
 466         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
 467         unsigned long flags;
 468
 469         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 470
 471         if (!req->ki_list.next)
 472                 list_add(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 473
 474         req->ki_cancel = cancel;
 475
 476         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 477 }
 478 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 479
 480 static int kiocb_cancel(struct kiocb *kiocb)
 481 {
 482         kiocb_cancel_fn *old, *cancel;
 483
 484         /*
 485          * Don't want to set kiocb->ki_cancel = KIOCB_CANCELLED unless it
 486          * actually has a cancel function, hence the cmpxchg()
 487          */
 488
 489         cancel = ACCESS_ONCE(kiocb->ki_cancel);
 490         do {
 491                 if (!cancel || cancel == KIOCB_CANCELLED)
 492                         return -EINVAL;
 493
 494                 old = cancel;
 495                 cancel = cmpxchg(&kiocb->ki_cancel, old, KIOCB_CANCELLED);
 496         } while (cancel != old);
 497
 498         return cancel(kiocb);
 499 }
 500
 501 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 502 {
 503         struct kioctx *ctx = container_of(work, struct kioctx, free_work);
 504
 505         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 506
 507         aio_free_ring(ctx);
 508         free_percpu(ctx->cpu);
 509         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 510         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 511         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 512 }
 513
 514 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 515 {
 516         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 517
 518         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 519         if (ctx->requests_done)
 520                 complete(ctx->requests_done);
 521
 522         INIT_WORK(&ctx->free_work, free_ioctx);
 523         schedule_work(&ctx->free_work);
 524 }
 525
 526 /*
 527  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 528  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 529  * now it's safe to cancel any that need to be.
 530  */
 531 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 532 {
 533         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 534         struct kiocb *req;
 535
 536         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 537
 538         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 539                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 540                                        struct kiocb, ki_list);
 541
 542                 list_del_init(&req->ki_list);
 543                 kiocb_cancel(req);
 544         }
 545
 546         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 547
 548         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 549         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 550 }
 551
 552 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 553 {
 554         unsigned i, new_nr;
 555         struct kioctx_table *table, *old;
 556         struct aio_ring *ring;
 557
 558         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 559         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 560
 561         while (1) {
 562                 if (table)
 563                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 564                                 if (!table->table[i]) {
 565                                         ctx->id = i;
 566                                         table->table[i] = ctx;
 567                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 568
 569                                         /* While kioctx setup is in progress,
 570                                          * we are protected from page migration
 571                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 572                                          */
 573                                         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 574                                         ring->id = ctx->id;
 575                                         kunmap_atomic(ring);
 576                                         return 0;
 577                                 }
 578
 579                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 580                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 581
 582                 table = kzalloc(sizeof(*table) + sizeof(struct kioctx *) *
 583                                 new_nr, GFP_KERNEL);
 584                 if (!table)
 585                         return -ENOMEM;
 586
 587                 table->nr = new_nr;
 588
 589                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 590                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 591
 592                 if (!old) {
 593                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 594                 } else if (table->nr > old->nr) {
 595                         memcpy(table->table, old->table,
 596                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 597
 598                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 599                         kfree_rcu(old, rcu);
 600                 } else {
 601                         kfree(table);
 602                         table = old;
 603                 }
 604         }
 605 }
 606
 607 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 608 {
 609         spin_lock(&aio_nr_lock);
 610         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 611                 aio_nr = 0;
 612         else
 613                 aio_nr -= nr;
 614         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 615 }
 616
 617 /* ioctx_alloc
 618  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 619  */
 620 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 621 {
 622         struct mm_struct *mm = current->mm;
 623         struct kioctx *ctx;
 624         int err = -ENOMEM;
 625
 626         /*
 627          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 628          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 629          *
 630          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 631          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 632          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 633          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 634          */
 635         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 636         nr_events *= 2;
 637
 638         /* Prevent overflows */
 639         if ((nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) ||
 640             (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct kiocb)))) {
 641                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 642                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 643         }
 644
 645         if (!nr_events || (unsigned long)nr_events > (aio_max_nr * 2UL))
 646                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 647
 648         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 649         if (!ctx)
 650                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 651
 652         ctx->max_reqs = nr_events;
 653
 654         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 655         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 656         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 657         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 658          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 659         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 660         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 661
 662         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 663
 664         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users, 0, GFP_KERNEL))
 665                 goto err;
 666
 667         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs, 0, GFP_KERNEL))
 668                 goto err;
 669
 670         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 671         if (!ctx->cpu)
 672                 goto err;
 673
 674         err = aio_setup_ring(ctx);
 675         if (err < 0)
 676                 goto err;
 677
 678         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 679         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 680         if (ctx->req_batch < 1)
 681                 ctx->req_batch = 1;
 682
 683         /* limit the number of system wide aios */
 684         spin_lock(&aio_nr_lock);
 685         if (aio_nr + nr_events > (aio_max_nr * 2UL) ||
 686             aio_nr + nr_events < aio_nr) {
 687                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 688                 err = -EAGAIN;
 689                 goto err_ctx;
 690         }
 691         aio_nr += ctx->max_reqs;
 692         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 693
 694         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 695         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 696
 697         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 698         if (err)
 699                 goto err_cleanup;
 700
 701         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 702         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 703
 704         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 705                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 706         return ctx;
 707
 708 err_cleanup:
 709         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 710 err_ctx:
 711         aio_free_ring(ctx);
 712 err:
 713         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 714         free_percpu(ctx->cpu);
 715         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 716         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 717         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 718         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 719         return ERR_PTR(err);
 720 }
 721
 722 /* kill_ioctx
 723  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 724  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 725  *      the rapid destruction of the kioctx.
 726  */
 727 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 728                 struct completion *requests_done)
 729 {
 730         struct kioctx_table *table;
 731
 732         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1))
 733                 return -EINVAL;
 734
 735
 736         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 737         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 738         WARN_ON(ctx != table->table[ctx->id]);
 739         table->table[ctx->id] = NULL;
 740         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 741
 742         /* percpu_ref_kill() will do the necessary call_rcu() */
 743         wake_up_all(&ctx->wait);
 744
 745         /*
 746          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 747          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 748          * has already returned, so io_setup() could potentially return
 749          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 750          *  could tell).
 751          */
 752         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 753
 754         if (ctx->mmap_size)
 755                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 756
 757         ctx->requests_done = requests_done;
 758         percpu_ref_kill(&ctx->users);
 759         return 0;
 760 }
 761
 762 /* wait_on_sync_kiocb:
 763  *      Waits on the given sync kiocb to complete.
 764  */
 765 ssize_t wait_on_sync_kiocb(struct kiocb *req)
 766 {
 767         while (!req->ki_ctx) {
 768                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 769                 if (req->ki_ctx)
 770                         break;
 771                 io_schedule();
 772         }
 773         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 774         return req->ki_user_data;
 775 }
 776 EXPORT_SYMBOL(wait_on_sync_kiocb);
 777
 778 /*
 779  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 780  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 781  * called on the context.
 782  *
 783  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 784  * them.
 785  */
 786 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 787 {
 788         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 789         int i;
 790
 791         if (!table)
 792                 return;
 793
 794         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
 795                 struct kioctx *ctx = table->table[i];
 796                 struct completion requests_done =
 797                         COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(requests_done);
 798
 799                 if (!ctx)
 800                         continue;
 801                 /*
 802                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
 803                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
 804                  * this is not necessarily our ->mm.
 805                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
 806                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
 807                  */
 808                 ctx->mmap_size = 0;
 809                 kill_ioctx(mm, ctx, &requests_done);
 810
 811                 /* Wait until all IO for the context are done. */
 812                 wait_for_completion(&requests_done);
 813         }
 814
 815         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
 816         kfree(table);
 817 }
 818
 819 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 820 {
 821         struct kioctx_cpu *kcpu;
 822         unsigned long flags;
 823
 824         local_irq_save(flags);
 825         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 826         kcpu->reqs_available += nr;
 827
 828         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 829                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 830                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 831         }
 832
 833         local_irq_restore(flags);
 834 }
 835
 836 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 837 {
 838         struct kioctx_cpu *kcpu;
 839         bool ret = false;
 840         unsigned long flags;
 841
 842         local_irq_save(flags);
 843         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 844         if (!kcpu->reqs_available) {
 845                 int old, avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 846
 847                 do {
 848                         if (avail < ctx->req_batch)
 849                                 goto out;
 850
 851                         old = avail;
 852                         avail = atomic_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 853                                                avail, avail - ctx->req_batch);
 854                 } while (avail != old);
 855
 856                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 857         }
 858
 859         ret = true;
 860         kcpu->reqs_available--;
 861 out:
 862         local_irq_restore(flags);
 863         return ret;
 864 }
 865
 866 /* refill_reqs_available
 867  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
 868  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
 869  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
 870  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
 871  *      called holding ctx->completion_lock.
 872  */
 873 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
 874                                   unsigned tail)
 875 {
 876         unsigned events_in_ring, completed;
 877
 878         /* Clamp head since userland can write to it. */
 879         head %= ctx->nr_events;
 880         if (head <= tail)
 881                 events_in_ring = tail - head;
 882         else
 883                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
 884
 885         completed = ctx->completed_events;
 886         if (events_in_ring < completed)
 887                 completed -= events_in_ring;
 888         else
 889                 completed = 0;
 890
 891         if (!completed)
 892                 return;
 893
 894         ctx->completed_events -= completed;
 895         put_reqs_available(ctx, completed);
 896 }
 897
 898 /* user_refill_reqs_available
 899  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
 900  *      out of space in the completion ring.
 901  */
 902 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 903 {
 904         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
 905         if (ctx->completed_events) {
 906                 struct aio_ring *ring;
 907                 unsigned head;
 908
 909                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
 910                  * here, but that's okay since whether we read the old version
 911                  * or the new version, and either will be valid.  The important
 912                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
 913                  * aio_complete() from updating tail by holding
 914                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
 915                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
 916                  * safe/right thing.
 917                  */
 918                 ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 919                 head = ring->head;
 920                 kunmap_atomic(ring);
 921
 922                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
 923         }
 924
 925         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
 926 }
 927
 928 /* aio_get_req
 929  *      Allocate a slot for an aio request.
 930  * Returns NULL if no requests are free.
 931  */
 932 static inline struct kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
 933 {
 934         struct kiocb *req;
 935
 936         if (!get_reqs_available(ctx)) {
 937                 user_refill_reqs_available(ctx);
 938                 if (!get_reqs_available(ctx))
 939                         return NULL;
 940         }
 941
 942         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
 943         if (unlikely(!req))
 944                 goto out_put;
 945
 946         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
 947
 948         req->ki_ctx = ctx;
 949         return req;
 950 out_put:
 951         put_reqs_available(ctx, 1);
 952         return NULL;
 953 }
 954
 955 static void kiocb_free(struct kiocb *req)
 956 {
 957         if (req->ki_filp)
 958                 fput(req->ki_filp);
 959         if (req->ki_eventfd != NULL)
 960                 eventfd_ctx_put(req->ki_eventfd);
 961         kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
 962 }
 963
 964 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
 965 {
 966         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
 967         struct mm_struct *mm = current->mm;
 968         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
 969         struct kioctx_table *table;
 970         unsigned id;
 971
 972         if (get_user(id, &ring->id))
 973                 return NULL;
 974
 975         rcu_read_lock();
 976         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 977
 978         if (!table || id >= table->nr)
 979                 goto out;
 980
 981         ctx = table->table[id];
 982         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
 983                 percpu_ref_get(&ctx->users);
 984                 ret = ctx;
 985         }
 986 out:
 987         rcu_read_unlock();
 988         return ret;
 989 }
 990
 991 /* aio_complete
 992  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
 993  */
 994 void aio_complete(struct kiocb *iocb, long res, long res2)
 995 {
 996         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
 997         struct aio_ring *ring;
 998         struct io_event *ev_page, *event;
 999         unsigned tail, pos, head;
1000         unsigned long   flags;
1001
1002         /*
1003          * Special case handling for sync iocbs:
1004          *  - events go directly into the iocb for fast handling
1005          *  - the sync task with the iocb in its stack holds the single iocb
1006          *    ref, no other paths have a way to get another ref
1007          *  - the sync task helpfully left a reference to itself in the iocb
1008          */
1009         if (is_sync_kiocb(iocb)) {
1010                 iocb->ki_user_data = res;
1011                 smp_wmb();
1012                 iocb->ki_ctx = ERR_PTR(-EXDEV);
1013                 wake_up_process(iocb->ki_obj.tsk);
1014                 return;
1015         }
1016
1017         if (iocb->ki_list.next) {
1018                 unsigned long flags;
1019
1020                 spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1021                 list_del(&iocb->ki_list);
1022                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1023         }
1024
1025         /*
1026          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1027          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1028          * pointer since we might be called from irq context.
1029          */
1030         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1031
1032         tail = ctx->tail;
1033         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1034
1035         if (++tail >= ctx->nr_events)
1036                 tail = 0;
1037
1038         ev_page = kmap_atomic(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1039         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1040
1041         event->obj = (u64)(unsigned long)iocb->ki_obj.user;
1042         event->data = iocb->ki_user_data;
1043         event->res = res;
1044         event->res2 = res2;
1045
1046         kunmap_atomic(ev_page);
1047         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1048
1049         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %lx %lx\n",
1050                  ctx, tail, iocb, iocb->ki_obj.user, iocb->ki_user_data,
1051                  res, res2);
1052
1053         /* after flagging the request as done, we
1054          * must never even look at it again
1055          */
1056         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1057
1058         ctx->tail = tail;
1059
1060         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1061         head = ring->head;
1062         ring->tail = tail;
1063         kunmap_atomic(ring);
1064         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1065
1066         ctx->completed_events++;
1067         if (ctx->completed_events > 1)
1068                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1069         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1070
1071         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1072
1073         /*
1074          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1075          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1076          * from IRQ context.
1077          */
1078         if (iocb->ki_eventfd != NULL)
1079                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1080
1081         /* everything turned out well, dispose of the aiocb. */
1082         kiocb_free(iocb);
1083
1084         /*
1085          * We have to order our ring_info tail store above and test
1086          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1087          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1088          * ordered with the unlocked test.
1089          */
1090         smp_mb();
1091
1092         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1093                 wake_up(&ctx->wait);
1094
1095         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1096 }
1097 EXPORT_SYMBOL(aio_complete);
1098
1099 /* aio_read_events_ring
1100  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1101  *      events fetched
1102  */
1103 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1104                                  struct io_event __user *event, long nr)
1105 {
1106         struct aio_ring *ring;
1107         unsigned head, tail, pos;
1108         long ret = 0;
1109         int copy_ret;
1110
1111         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1112
1113         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1114         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1115         head = ring->head;
1116         tail = ring->tail;
1117         kunmap_atomic(ring);
1118
1119         /*
1120          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1121          * we also see the events that were stored up to the tail.
1122          */
1123         smp_rmb();
1124
1125         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1126
1127         if (head == tail)
1128                 goto out;
1129
1130         head %= ctx->nr_events;
1131         tail %= ctx->nr_events;
1132
1133         while (ret < nr) {
1134                 long avail;
1135                 struct io_event *ev;
1136                 struct page *page;
1137
1138                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1139                 if (head == tail)
1140                         break;
1141
1142                 avail = min(avail, nr - ret);
1143                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE -
1144                             ((head + AIO_EVENTS_OFFSET) % AIO_EVENTS_PER_PAGE));
1145
1146                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1147                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1148                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1149
1150                 ev = kmap(page);
1151                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1152                                         sizeof(*ev) * avail);
1153                 kunmap(page);
1154
1155                 if (unlikely(copy_ret)) {
1156                         ret = -EFAULT;
1157                         goto out;
1158                 }
1159
1160                 ret += avail;
1161                 head += avail;
1162                 head %= ctx->nr_events;
1163         }
1164
1165         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1166         ring->head = head;
1167         kunmap_atomic(ring);
1168         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1169
1170         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1171 out:
1172         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1173
1174         return ret;
1175 }
1176
1177 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1178                             struct io_event __user *event, long *i)
1179 {
1180         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1181
1182         if (ret > 0)
1183                 *i += ret;
1184
1185         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1186                 ret = -EINVAL;
1187
1188         if (!*i)
1189                 *i = ret;
1190
1191         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1192 }
1193
1194 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1195                         struct io_event __user *event,
1196                         struct timespec __user *timeout)
1197 {
1198         ktime_t until = { .tv64 = KTIME_MAX };
1199         long ret = 0;
1200
1201         if (timeout) {
1202                 struct timespec ts;
1203
1204                 if (unlikely(copy_from_user(&ts, timeout, sizeof(ts))))
1205                         return -EFAULT;
1206
1207                 until = timespec_to_ktime(ts);
1208         }
1209
1210         /*
1211          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1212          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1213          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1214          *
1215          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1216          * the task state back to TASK_RUNNING.
1217          *
1218          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1219          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1220          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1221          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1222          * something to be aware of when touching this code.
1223          */
1224         wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1225                         aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret), until);
1226
1227         if (!ret && signal_pending(current))
1228                 ret = -EINTR;
1229
1230         return ret;
1231 }
1232
1233 /* sys_io_setup:
1234  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1235  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1236  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1237  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1238  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1239  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1240  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1241  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1242  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1243  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1244  *      implemented.
1245  */
1246 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1247 {
1248         struct kioctx *ioctx = NULL;
1249         unsigned long ctx;
1250         long ret;
1251
1252         ret = get_user(ctx, ctxp);
1253         if (unlikely(ret))
1254                 goto out;
1255
1256         ret = -EINVAL;
1257         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1258                 pr_debug("EINVAL: io_setup: ctx %lu nr_events %u\n",
1259                          ctx, nr_events);
1260                 goto out;
1261         }
1262
1263         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1264         ret = PTR_ERR(ioctx);
1265         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1266                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1267                 if (ret)
1268                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1269                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1270         }
1271
1272 out:
1273         return ret;
1274 }
1275
1276 /* sys_io_destroy:
1277  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1278  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1279  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1280  *      is invalid.
1281  */
1282 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1283 {
1284         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1285         if (likely(NULL != ioctx)) {
1286                 struct completion requests_done =
1287                         COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(requests_done);
1288                 int ret;
1289
1290                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1291                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1292                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1293                  */
1294                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &requests_done);
1295                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1296
1297                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1298                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1299                  * is destroyed.
1300                  */
1301                 if (!ret)
1302                         wait_for_completion(&requests_done);
1303
1304                 return ret;
1305         }
1306         pr_debug("EINVAL: io_destroy: invalid context id\n");
1307         return -EINVAL;
1308 }
1309
1310 typedef ssize_t (aio_rw_op)(struct kiocb *, const struct iovec *,
1311                             unsigned long, loff_t);
1312 typedef ssize_t (rw_iter_op)(struct kiocb *, struct iov_iter *);
1313
1314 static ssize_t aio_setup_vectored_rw(struct kiocb *kiocb,
1315                                      int rw, char __user *buf,
1316                                      unsigned long *nr_segs,
1317                                      struct iovec **iovec,
1318                                      bool compat)
1319 {
1320         ssize_t ret;
1321
1322         *nr_segs = kiocb->ki_nbytes;
1323
1324 #ifdef CONFIG_COMPAT
1325         if (compat)
1326                 ret = compat_rw_copy_check_uvector(rw,
1327                                 (struct compat_iovec __user *)buf,
1328                                 *nr_segs, UIO_FASTIOV, *iovec, iovec);
1329         else
1330 #endif
1331                 ret = rw_copy_check_uvector(rw,
1332                                 (struct iovec __user *)buf,
1333                                 *nr_segs, UIO_FASTIOV, *iovec, iovec);
1334         if (ret < 0)
1335                 return ret;
1336
1337         /* ki_nbytes now reflect bytes instead of segs */
1338         kiocb->ki_nbytes = ret;
1339         return 0;
1340 }
1341
1342 static ssize_t aio_setup_single_vector(struct kiocb *kiocb,
1343                                        int rw, char __user *buf,
1344                                        unsigned long *nr_segs,
1345                                        struct iovec *iovec)
1346 {
1347         if (unlikely(!access_ok(!rw, buf, kiocb->ki_nbytes)))
1348                 return -EFAULT;
1349
1350         iovec->iov_base = buf;
1351         iovec->iov_len = kiocb->ki_nbytes;
1352         *nr_segs = 1;
1353         return 0;
1354 }
1355
1356 /*
1357  * aio_run_iocb:
1358  *      Performs the initial checks and io submission.
1359  */
1360 static ssize_t aio_run_iocb(struct kiocb *req, unsigned opcode,
1361                             char __user *buf, bool compat)
1362 {
1363         struct file *file = req->ki_filp;
1364         ssize_t ret;
1365         unsigned long nr_segs;
1366         int rw;
1367         fmode_t mode;
1368         aio_rw_op *rw_op;
1369         rw_iter_op *iter_op;
1370         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1371         struct iov_iter iter;
1372
1373         switch (opcode) {
1374         case IOCB_CMD_PREAD:
1375         case IOCB_CMD_PREADV:
1376                 mode    = FMODE_READ;
1377                 rw      = READ;
1378                 rw_op   = file->f_op->aio_read;
1379                 iter_op = file->f_op->read_iter;
1380                 goto rw_common;
1381
1382         case IOCB_CMD_PWRITE:
1383         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1384                 mode    = FMODE_WRITE;
1385                 rw      = WRITE;
1386                 rw_op   = file->f_op->aio_write;
1387                 iter_op = file->f_op->write_iter;
1388                 goto rw_common;
1389 rw_common:
1390                 if (unlikely(!(file->f_mode & mode)))
1391                         return -EBADF;
1392
1393                 if (!rw_op && !iter_op)
1394                         return -EINVAL;
1395
1396                 ret = (opcode == IOCB_CMD_PREADV ||
1397                        opcode == IOCB_CMD_PWRITEV)
1398                         ? aio_setup_vectored_rw(req, rw, buf, &nr_segs,
1399                                                 &iovec, compat)
1400                         : aio_setup_single_vector(req, rw, buf, &nr_segs,
1401                                                   iovec);
1402                 if (!ret)
1403                         ret = rw_verify_area(rw, file, &req->ki_pos, req->ki_nbytes);
1404                 if (ret < 0) {
1405                         if (iovec != inline_vecs)
1406                                 kfree(iovec);
1407                         return ret;
1408                 }
1409
1410                 req->ki_nbytes = ret;
1411
1412                 /* XXX: move/kill - rw_verify_area()? */
1413                 /* This matches the pread()/pwrite() logic */
1414                 if (req->ki_pos < 0) {
1415                         ret = -EINVAL;
1416                         break;
1417                 }
1418
1419                 if (rw == WRITE)
1420                         file_start_write(file);
1421
1422                 if (iter_op) {
1423                         iov_iter_init(&iter, rw, iovec, nr_segs, req->ki_nbytes);
1424                         ret = iter_op(req, &iter);
1425                 } else {
1426                         ret = rw_op(req, iovec, nr_segs, req->ki_pos);
1427                 }
1428
1429                 if (rw == WRITE)
1430                         file_end_write(file);
1431                 break;
1432
1433         case IOCB_CMD_FDSYNC:
1434                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1435                         return -EINVAL;
1436
1437                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 1);
1438                 break;
1439
1440         case IOCB_CMD_FSYNC:
1441                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1442                         return -EINVAL;
1443
1444                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 0);
1445                 break;
1446
1447         default:
1448                 pr_debug("EINVAL: no operation provided\n");
1449                 return -EINVAL;
1450         }
1451
1452         if (iovec != inline_vecs)
1453                 kfree(iovec);
1454
1455         if (ret != -EIOCBQUEUED) {
1456                 /*
1457                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1458                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1459                  */
1460                 if (unlikely(ret == -ERESTARTSYS || ret == -ERESTARTNOINTR ||
1461                              ret == -ERESTARTNOHAND ||
1462                              ret == -ERESTART_RESTARTBLOCK))
1463                         ret = -EINTR;
1464                 aio_complete(req, ret, 0);
1465         }
1466
1467         return 0;
1468 }
1469
1470 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1471                          struct iocb *iocb, bool compat)
1472 {
1473         struct kiocb *req;
1474         ssize_t ret;
1475
1476         /* enforce forwards compatibility on users */
1477         if (unlikely(iocb->aio_reserved1 || iocb->aio_reserved2)) {
1478                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1479                 return -EINVAL;
1480         }
1481
1482         /* prevent overflows */
1483         if (unlikely(
1484             (iocb->aio_buf != (unsigned long)iocb->aio_buf) ||
1485             (iocb->aio_nbytes != (size_t)iocb->aio_nbytes) ||
1486             ((ssize_t)iocb->aio_nbytes < 0)
1487            )) {
1488                 pr_debug("EINVAL: io_submit: overflow check\n");
1489                 return -EINVAL;
1490         }
1491
1492         req = aio_get_req(ctx);
1493         if (unlikely(!req))
1494                 return -EAGAIN;
1495
1496         req->ki_filp = fget(iocb->aio_fildes);
1497         if (unlikely(!req->ki_filp)) {
1498                 ret = -EBADF;
1499                 goto out_put_req;
1500         }
1501
1502         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1503                 /*
1504                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1505                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1506                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1507                  * event using the eventfd_signal() function.
1508                  */
1509                 req->ki_eventfd = eventfd_ctx_fdget((int) iocb->aio_resfd);
1510                 if (IS_ERR(req->ki_eventfd)) {
1511                         ret = PTR_ERR(req->ki_eventfd);
1512                         req->ki_eventfd = NULL;
1513                         goto out_put_req;
1514                 }
1515         }
1516
1517         ret = put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key);
1518         if (unlikely(ret)) {
1519                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1520                 goto out_put_req;
1521         }
1522
1523         req->ki_obj.user = user_iocb;
1524         req->ki_user_data = iocb->aio_data;
1525         req->ki_pos = iocb->aio_offset;
1526         req->ki_nbytes = iocb->aio_nbytes;
1527
1528         ret = aio_run_iocb(req, iocb->aio_lio_opcode,
1529                            (char __user *)(unsigned long)iocb->aio_buf,
1530                            compat);
1531         if (ret)
1532                 goto out_put_req;
1533
1534         return 0;
1535 out_put_req:
1536         put_reqs_available(ctx, 1);
1537         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1538         kiocb_free(req);
1539         return ret;
1540 }
1541
1542 long do_io_submit(aio_context_t ctx_id, long nr,
1543                   struct iocb __user *__user *iocbpp, bool compat)
1544 {
1545         struct kioctx *ctx;
1546         long ret = 0;
1547         int i = 0;
1548         struct blk_plug plug;
1549
1550         if (unlikely(nr < 0))
1551                 return -EINVAL;
1552
1553         if (unlikely(nr > LONG_MAX/sizeof(*iocbpp)))
1554                 nr = LONG_MAX/sizeof(*iocbpp);
1555
1556         if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, iocbpp, (nr*sizeof(*iocbpp)))))
1557                 return -EFAULT;
1558
1559         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1560         if (unlikely(!ctx)) {
1561                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1562                 return -EINVAL;
1563         }
1564
1565         blk_start_plug(&plug);
1566
1567         /*
1568          * AKPM: should this return a partial result if some of the IOs were
1569          * successfully submitted?
1570          */
1571         for (i=0; i<nr; i++) {
1572                 struct iocb __user *user_iocb;
1573                 struct iocb tmp;
1574
1575                 if (unlikely(__get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
1576                         ret = -EFAULT;
1577                         break;
1578                 }
1579
1580                 if (unlikely(copy_from_user(&tmp, user_iocb, sizeof(tmp)))) {
1581                         ret = -EFAULT;
1582                         break;
1583                 }
1584
1585                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, &tmp, compat);
1586                 if (ret)
1587                         break;
1588         }
1589         blk_finish_plug(&plug);
1590
1591         percpu_ref_put(&ctx->users);
1592         return i ? i : ret;
1593 }
1594
1595 /* sys_io_submit:
1596  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
1597  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
1598  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
1599  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
1600  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
1601  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
1602  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
1603  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
1604  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
1605  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
1606  */
1607 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
1608                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
1609 {
1610         return do_io_submit(ctx_id, nr, iocbpp, 0);
1611 }
1612
1613 /* lookup_kiocb
1614  *      Finds a given iocb for cancellation.
1615  */
1616 static struct kiocb *lookup_kiocb(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *iocb,
1617                                   u32 key)
1618 {
1619         struct list_head *pos;
1620
1621         assert_spin_locked(&ctx->ctx_lock);
1622
1623         if (key != KIOCB_KEY)
1624                 return NULL;
1625
1626         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
1627         list_for_each(pos, &ctx->active_reqs) {
1628                 struct kiocb *kiocb = list_kiocb(pos);
1629                 if (kiocb->ki_obj.user == iocb)
1630                         return kiocb;
1631         }
1632         return NULL;
1633 }
1634
1635 /* sys_io_cancel:
1636  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
1637  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
1638  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
1639  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
1640  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
1641  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
1642  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
1643  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1644  */
1645 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
1646                 struct io_event __user *, result)
1647 {
1648         struct kioctx *ctx;
1649         struct kiocb *kiocb;
1650         u32 key;
1651         int ret;
1652
1653         ret = get_user(key, &iocb->aio_key);
1654         if (unlikely(ret))
1655                 return -EFAULT;
1656
1657         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1658         if (unlikely(!ctx))
1659                 return -EINVAL;
1660
1661         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1662
1663         kiocb = lookup_kiocb(ctx, iocb, key);
1664         if (kiocb)
1665                 ret = kiocb_cancel(kiocb);
1666         else
1667                 ret = -EINVAL;
1668
1669         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1670
1671         if (!ret) {
1672                 /*
1673                  * The result argument is no longer used - the io_event is
1674                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
1675                  * cancellation is progress:
1676                  */
1677                 ret = -EINPROGRESS;
1678         }
1679
1680         percpu_ref_put(&ctx->users);
1681
1682         return ret;
1683 }
1684
1685 /* io_getevents:
1686  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
1687  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
1688  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
1689  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
1690  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
1691  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
1692  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
1693  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
1694  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
1695  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1696  */
1697 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
1698                 long, min_nr,
1699                 long, nr,
1700                 struct io_event __user *, events,
1701                 struct timespec __user *, timeout)
1702 {
1703         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1704         long ret = -EINVAL;
1705
1706         if (likely(ioctx)) {
1707                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
1708                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, timeout);
1709                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1710         }
1711         return ret;
1712 }