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/signal.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 <linux/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 __rcu     *table[];
  74 };
  75
  76 struct kioctx_cpu {
  77         unsigned                reqs_available;
  78 };
  79
  80 struct ctx_rq_wait {
  81         struct completion comp;
  82         atomic_t count;
  83 };
  84
  85 struct kioctx {
  86         struct percpu_ref       users;
  87         atomic_t                dead;
  88
  89         struct percpu_ref       reqs;
  90
  91         unsigned long           user_id;
  92
  93         struct __percpu kioctx_cpu *cpu;
  94
  95         /*
  96          * For percpu reqs_available, number of slots we move to/from global
  97          * counter at a time:
  98          */
  99         unsigned                req_batch;
 100         /*
 101          * This is what userspace passed to io_setup(), it's not used for
 102          * anything but counting against the global max_reqs quota.
 103          *
 104          * The real limit is nr_events - 1, which will be larger (see
 105          * aio_setup_ring())
 106          */
 107         unsigned                max_reqs;
 108
 109         /* Size of ringbuffer, in units of struct io_event */
 110         unsigned                nr_events;
 111
 112         unsigned long           mmap_base;
 113         unsigned long           mmap_size;
 114
 115         struct page             **ring_pages;
 116         long                    nr_pages;
 117
 118         struct rcu_work         free_rwork;     /* see free_ioctx() */
 119
 120         /*
 121          * signals when all in-flight requests are done
 122          */
 123         struct ctx_rq_wait      *rq_wait;
 124
 125         struct {
 126                 /*
 127                  * This counts the number of available slots in the ringbuffer,
 128                  * so we avoid overflowing it: it's decremented (if positive)
 129                  * when allocating a kiocb and incremented when the resulting
 130                  * io_event is pulled off the ringbuffer.
 131                  *
 132                  * We batch accesses to it with a percpu version.
 133                  */
 134                 atomic_t        reqs_available;
 135         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 136
 137         struct {
 138                 spinlock_t      ctx_lock;
 139                 struct list_head active_reqs;   /* used for cancellation */
 140         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 141
 142         struct {
 143                 struct mutex    ring_lock;
 144                 wait_queue_head_t wait;
 145         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 146
 147         struct {
 148                 unsigned        tail;
 149                 unsigned        completed_events;
 150                 spinlock_t      completion_lock;
 151         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 152
 153         struct page             *internal_pages[AIO_RING_PAGES];
 154         struct file             *aio_ring_file;
 155
 156         unsigned                id;
 157 };
 158
 159 /*
 160  * We use ki_cancel == KIOCB_CANCELLED to indicate that a kiocb has been either
 161  * cancelled or completed (this makes a certain amount of sense because
 162  * successful cancellation - io_cancel() - does deliver the completion to
 163  * userspace).
 164  *
 165  * And since most things don't implement kiocb cancellation and we'd really like
 166  * kiocb completion to be lockless when possible, we use ki_cancel to
 167  * synchronize cancellation and completion - we only set it to KIOCB_CANCELLED
 168  * with xchg() or cmpxchg(), see batch_complete_aio() and kiocb_cancel().
 169  */
 170 #define KIOCB_CANCELLED         ((void *) (~0ULL))
 171
 172 struct aio_kiocb {
 173         struct kiocb            common;
 174
 175         struct kioctx           *ki_ctx;
 176         kiocb_cancel_fn         *ki_cancel;
 177
 178         struct iocb __user      *ki_user_iocb;  /* user's aiocb */
 179         __u64                   ki_user_data;   /* user's data for completion */
 180
 181         struct list_head        ki_list;        /* the aio core uses this
 182                                                  * for cancellation */
 183
 184         /*
 185          * If the aio_resfd field of the userspace iocb is not zero,
 186          * this is the underlying eventfd context to deliver events to.
 187          */
 188         struct eventfd_ctx      *ki_eventfd;
 189 };
 190
 191 /*------ sysctl variables----*/
 192 static DEFINE_SPINLOCK(aio_nr_lock);
 193 unsigned long aio_nr;           /* current system wide number of aio requests */
 194 unsigned long aio_max_nr = 0x10000; /* system wide maximum number of aio requests */
 195 /*----end sysctl variables---*/
 196
 197 static struct kmem_cache        *kiocb_cachep;
 198 static struct kmem_cache        *kioctx_cachep;
 199
 200 static struct vfsmount *aio_mnt;
 201
 202 static const struct file_operations aio_ring_fops;
 203 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops;
 204
 205 static struct file *aio_private_file(struct kioctx *ctx, loff_t nr_pages)
 206 {
 207         struct qstr this = QSTR_INIT("[aio]", 5);
 208         struct file *file;
 209         struct path path;
 210         struct inode *inode = alloc_anon_inode(aio_mnt->mnt_sb);
 211         if (IS_ERR(inode))
 212                 return ERR_CAST(inode);
 213
 214         inode->i_mapping->a_ops = &aio_ctx_aops;
 215         inode->i_mapping->private_data = ctx;
 216         inode->i_size = PAGE_SIZE * nr_pages;
 217
 218         path.dentry = d_alloc_pseudo(aio_mnt->mnt_sb, &this);
 219         if (!path.dentry) {
 220                 iput(inode);
 221                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 222         }
 223         path.mnt = mntget(aio_mnt);
 224
 225         d_instantiate(path.dentry, inode);
 226         file = alloc_file(&path, FMODE_READ | FMODE_WRITE, &aio_ring_fops);
 227         if (IS_ERR(file)) {
 228                 path_put(&path);
 229                 return file;
 230         }
 231
 232         file->f_flags = O_RDWR;
 233         return file;
 234 }
 235
 236 static struct dentry *aio_mount(struct file_system_type *fs_type,
 237                                 int flags, const char *dev_name, void *data)
 238 {
 239         static const struct dentry_operations ops = {
 240                 .d_dname        = simple_dname,
 241         };
 242         struct dentry *root = mount_pseudo(fs_type, "aio:", NULL, &ops,
 243                                            AIO_RING_MAGIC);
 244
 245         if (!IS_ERR(root))
 246                 root->d_sb->s_iflags |= SB_I_NOEXEC;
 247         return root;
 248 }
 249
 250 /* aio_setup
 251  *      Creates the slab caches used by the aio routines, panic on
 252  *      failure as this is done early during the boot sequence.
 253  */
 254 static int __init aio_setup(void)
 255 {
 256         static struct file_system_type aio_fs = {
 257                 .name           = "aio",
 258                 .mount          = aio_mount,
 259                 .kill_sb        = kill_anon_super,
 260         };
 261         aio_mnt = kern_mount(&aio_fs);
 262         if (IS_ERR(aio_mnt))
 263                 panic("Failed to create aio fs mount.");
 264
 265         kiocb_cachep = KMEM_CACHE(aio_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 266         kioctx_cachep = KMEM_CACHE(kioctx,SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 267
 268         pr_debug("sizeof(struct page) = %zu\n", sizeof(struct page));
 269
 270         return 0;
 271 }
 272 __initcall(aio_setup);
 273
 274 static void put_aio_ring_file(struct kioctx *ctx)
 275 {
 276         struct file *aio_ring_file = ctx->aio_ring_file;
 277         struct address_space *i_mapping;
 278
 279         if (aio_ring_file) {
 280                 truncate_setsize(file_inode(aio_ring_file), 0);
 281
 282                 /* Prevent further access to the kioctx from migratepages */
 283                 i_mapping = aio_ring_file->f_mapping;
 284                 spin_lock(&i_mapping->private_lock);
 285                 i_mapping->private_data = NULL;
 286                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 287                 spin_unlock(&i_mapping->private_lock);
 288
 289                 fput(aio_ring_file);
 290         }
 291 }
 292
 293 static void aio_free_ring(struct kioctx *ctx)
 294 {
 295         int i;
 296
 297         /* Disconnect the kiotx from the ring file.  This prevents future
 298          * accesses to the kioctx from page migration.
 299          */
 300         put_aio_ring_file(ctx);
 301
 302         for (i = 0; i < ctx->nr_pages; i++) {
 303                 struct page *page;
 304                 pr_debug("pid(%d) [%d] page->count=%d\n", current->pid, i,
 305                                 page_count(ctx->ring_pages[i]));
 306                 page = ctx->ring_pages[i];
 307                 if (!page)
 308                         continue;
 309                 ctx->ring_pages[i] = NULL;
 310                 put_page(page);
 311         }
 312
 313         if (ctx->ring_pages && ctx->ring_pages != ctx->internal_pages) {
 314                 kfree(ctx->ring_pages);
 315                 ctx->ring_pages = NULL;
 316         }
 317 }
 318
 319 static int aio_ring_mremap(struct vm_area_struct *vma)
 320 {
 321         struct file *file = vma->vm_file;
 322         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 323         struct kioctx_table *table;
 324         int i, res = -EINVAL;
 325
 326         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 327         rcu_read_lock();
 328         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 329         for (i = 0; i < table->nr; i++) {
 330                 struct kioctx *ctx;
 331
 332                 ctx = rcu_dereference(table->table[i]);
 333                 if (ctx && ctx->aio_ring_file == file) {
 334                         if (!atomic_read(&ctx->dead)) {
 335                                 ctx->user_id = ctx->mmap_base = vma->vm_start;
 336                                 res = 0;
 337                         }
 338                         break;
 339                 }
 340         }
 341
 342         rcu_read_unlock();
 343         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 344         return res;
 345 }
 346
 347 static const struct vm_operations_struct aio_ring_vm_ops = {
 348         .mremap         = aio_ring_mremap,
 349 #if IS_ENABLED(CONFIG_MMU)
 350         .fault          = filemap_fault,
 351         .map_pages      = filemap_map_pages,
 352         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
 353 #endif
 354 };
 355
 356 static int aio_ring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 357 {
 358         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND;
 359         vma->vm_ops = &aio_ring_vm_ops;
 360         return 0;
 361 }
 362
 363 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
 364         .mmap = aio_ring_mmap,
 365 };
 366
 367 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 368 static int aio_migratepage(struct address_space *mapping, struct page *new,
 369                         struct page *old, enum migrate_mode mode)
 370 {
 371         struct kioctx *ctx;
 372         unsigned long flags;
 373         pgoff_t idx;
 374         int rc;
 375
 376         /*
 377          * We cannot support the _NO_COPY case here, because copy needs to
 378          * happen under the ctx->completion_lock. That does not work with the
 379          * migration workflow of MIGRATE_SYNC_NO_COPY.
 380          */
 381         if (mode == MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
 382                 return -EINVAL;
 383
 384         rc = 0;
 385
 386         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
 387         spin_lock(&mapping->private_lock);
 388         ctx = mapping->private_data;
 389         if (!ctx) {
 390                 rc = -EINVAL;
 391                 goto out;
 392         }
 393
 394         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
 395          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
 396          * a partially initialized kiotx.
 397          */
 398         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
 399                 rc = -EAGAIN;
 400                 goto out;
 401         }
 402
 403         idx = old->index;
 404         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
 405                 /* Make sure the old page hasn't already been changed */
 406                 if (ctx->ring_pages[idx] != old)
 407                         rc = -EAGAIN;
 408         } else
 409                 rc = -EINVAL;
 410
 411         if (rc != 0)
 412                 goto out_unlock;
 413
 414         /* Writeback must be complete */
 415         BUG_ON(PageWriteback(old));
 416         get_page(new);
 417
 418         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, new, old, NULL, mode, 1);
 419         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 420                 put_page(new);
 421                 goto out_unlock;
 422         }
 423
 424         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
 425          * while the old page is copied to the new.  This prevents new
 426          * events from being lost.
 427          */
 428         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
 429         migrate_page_copy(new, old);
 430         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != old);
 431         ctx->ring_pages[idx] = new;
 432         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
 433
 434         /* The old page is no longer accessible. */
 435         put_page(old);
 436
 437 out_unlock:
 438         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 439 out:
 440         spin_unlock(&mapping->private_lock);
 441         return rc;
 442 }
 443 #endif
 444
 445 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
 446         .set_page_dirty = __set_page_dirty_no_writeback,
 447 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 448         .migratepage    = aio_migratepage,
 449 #endif
 450 };
 451
 452 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx, unsigned int nr_events)
 453 {
 454         struct aio_ring *ring;
 455         struct mm_struct *mm = current->mm;
 456         unsigned long size, unused;
 457         int nr_pages;
 458         int i;
 459         struct file *file;
 460
 461         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
 462         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
 463
 464         size = sizeof(struct aio_ring);
 465         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
 466
 467         nr_pages = PFN_UP(size);
 468         if (nr_pages < 0)
 469                 return -EINVAL;
 470
 471         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
 472         if (IS_ERR(file)) {
 473                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 474                 return -ENOMEM;
 475         }
 476
 477         ctx->aio_ring_file = file;
 478         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
 479                         / sizeof(struct io_event);
 480
 481         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
 482         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
 483                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
 484                                           GFP_KERNEL);
 485                 if (!ctx->ring_pages) {
 486                         put_aio_ring_file(ctx);
 487                         return -ENOMEM;
 488                 }
 489         }
 490
 491         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 492                 struct page *page;
 493                 page = find_or_create_page(file->f_mapping,
 494                                            i, GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
 495                 if (!page)
 496                         break;
 497                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
 498                          current->pid, i, page_count(page));
 499                 SetPageUptodate(page);
 500                 unlock_page(page);
 501
 502                 ctx->ring_pages[i] = page;
 503         }
 504         ctx->nr_pages = i;
 505
 506         if (unlikely(i != nr_pages)) {
 507                 aio_free_ring(ctx);
 508                 return -ENOMEM;
 509         }
 510
 511         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 512         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
 513
 514         if (down_write_killable(&mm->mmap_sem)) {
 515                 ctx->mmap_size = 0;
 516                 aio_free_ring(ctx);
 517                 return -EINTR;
 518         }
 519
 520         ctx->mmap_base = do_mmap_pgoff(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
 521                                        PROT_READ | PROT_WRITE,
 522                                        MAP_SHARED, 0, &unused, NULL);
 523         up_write(&mm->mmap_sem);
 524         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
 525                 ctx->mmap_size = 0;
 526                 aio_free_ring(ctx);
 527                 return -ENOMEM;
 528         }
 529
 530         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
 531
 532         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
 533         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
 534
 535         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 536         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
 537         ring->id = ~0U;
 538         ring->head = ring->tail = 0;
 539         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
 540         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
 541         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
 542         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
 543         kunmap_atomic(ring);
 544         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
 545
 546         return 0;
 547 }
 548
 549 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
 550 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
 551 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
 552
 553 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *iocb, kiocb_cancel_fn *cancel)
 554 {
 555         struct aio_kiocb *req = container_of(iocb, struct aio_kiocb, common);
 556         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
 557         unsigned long flags;
 558
 559         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 560
 561         if (!req->ki_list.next)
 562                 list_add(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 563
 564         req->ki_cancel = cancel;
 565
 566         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 567 }
 568 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 569
 570 static int kiocb_cancel(struct aio_kiocb *kiocb)
 571 {
 572         kiocb_cancel_fn *old, *cancel;
 573
 574         /*
 575          * Don't want to set kiocb->ki_cancel = KIOCB_CANCELLED unless it
 576          * actually has a cancel function, hence the cmpxchg()
 577          */
 578
 579         cancel = READ_ONCE(kiocb->ki_cancel);
 580         do {
 581                 if (!cancel || cancel == KIOCB_CANCELLED)
 582                         return -EINVAL;
 583
 584                 old = cancel;
 585                 cancel = cmpxchg(&kiocb->ki_cancel, old, KIOCB_CANCELLED);
 586         } while (cancel != old);
 587
 588         return cancel(&kiocb->common);
 589 }
 590
 591 /*
 592  * free_ioctx() should be RCU delayed to synchronize against the RCU
 593  * protected lookup_ioctx() and also needs process context to call
 594  * aio_free_ring().  Use rcu_work.
 595  */
 596 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 597 {
 598         struct kioctx *ctx = container_of(to_rcu_work(work), struct kioctx,
 599                                           free_rwork);
 600         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 601
 602         aio_free_ring(ctx);
 603         free_percpu(ctx->cpu);
 604         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 605         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 606         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 607 }
 608
 609 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 610 {
 611         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 612
 613         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 614         if (ctx->rq_wait && atomic_dec_and_test(&ctx->rq_wait->count))
 615                 complete(&ctx->rq_wait->comp);
 616
 617         /* Synchronize against RCU protected table->table[] dereferences */
 618         INIT_RCU_WORK(&ctx->free_rwork, free_ioctx);
 619         queue_rcu_work(system_wq, &ctx->free_rwork);
 620 }
 621
 622 /*
 623  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 624  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 625  * now it's safe to cancel any that need to be.
 626  */
 627 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 628 {
 629         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 630         struct aio_kiocb *req;
 631
 632         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 633
 634         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 635                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 636                                        struct aio_kiocb, ki_list);
 637
 638                 list_del_init(&req->ki_list);
 639                 kiocb_cancel(req);
 640         }
 641
 642         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 643
 644         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 645         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 646 }
 647
 648 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 649 {
 650         unsigned i, new_nr;
 651         struct kioctx_table *table, *old;
 652         struct aio_ring *ring;
 653
 654         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 655         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 656
 657         while (1) {
 658                 if (table)
 659                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 660                                 if (!rcu_access_pointer(table->table[i])) {
 661                                         ctx->id = i;
 662                                         rcu_assign_pointer(table->table[i], ctx);
 663                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 664
 665                                         /* While kioctx setup is in progress,
 666                                          * we are protected from page migration
 667                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 668                                          */
 669                                         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 670                                         ring->id = ctx->id;
 671                                         kunmap_atomic(ring);
 672                                         return 0;
 673                                 }
 674
 675                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 676                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 677
 678                 table = kzalloc(sizeof(*table) + sizeof(struct kioctx *) *
 679                                 new_nr, GFP_KERNEL);
 680                 if (!table)
 681                         return -ENOMEM;
 682
 683                 table->nr = new_nr;
 684
 685                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 686                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 687
 688                 if (!old) {
 689                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 690                 } else if (table->nr > old->nr) {
 691                         memcpy(table->table, old->table,
 692                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 693
 694                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 695                         kfree_rcu(old, rcu);
 696                 } else {
 697                         kfree(table);
 698                         table = old;
 699                 }
 700         }
 701 }
 702
 703 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 704 {
 705         spin_lock(&aio_nr_lock);
 706         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 707                 aio_nr = 0;
 708         else
 709                 aio_nr -= nr;
 710         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 711 }
 712
 713 /* ioctx_alloc
 714  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 715  */
 716 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 717 {
 718         struct mm_struct *mm = current->mm;
 719         struct kioctx *ctx;
 720         int err = -ENOMEM;
 721
 722         /*
 723          * Store the original nr_events -- what userspace passed to io_setup(),
 724          * for counting against the global limit -- before it changes.
 725          */
 726         unsigned int max_reqs = nr_events;
 727
 728         /*
 729          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 730          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 731          *
 732          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 733          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 734          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 735          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 736          */
 737         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 738         nr_events *= 2;
 739
 740         /* Prevent overflows */
 741         if (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) {
 742                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 743                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 744         }
 745
 746         if (!nr_events || (unsigned long)max_reqs > aio_max_nr)
 747                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 748
 749         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 750         if (!ctx)
 751                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 752
 753         ctx->max_reqs = max_reqs;
 754
 755         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 756         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 757         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 758         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 759          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 760         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 761         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 762
 763         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 764
 765         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users, 0, GFP_KERNEL))
 766                 goto err;
 767
 768         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs, 0, GFP_KERNEL))
 769                 goto err;
 770
 771         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 772         if (!ctx->cpu)
 773                 goto err;
 774
 775         err = aio_setup_ring(ctx, nr_events);
 776         if (err < 0)
 777                 goto err;
 778
 779         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 780         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 781         if (ctx->req_batch < 1)
 782                 ctx->req_batch = 1;
 783
 784         /* limit the number of system wide aios */
 785         spin_lock(&aio_nr_lock);
 786         if (aio_nr + ctx->max_reqs > aio_max_nr ||
 787             aio_nr + ctx->max_reqs < aio_nr) {
 788                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 789                 err = -EAGAIN;
 790                 goto err_ctx;
 791         }
 792         aio_nr += ctx->max_reqs;
 793         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 794
 795         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 796         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 797
 798         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 799         if (err)
 800                 goto err_cleanup;
 801
 802         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 803         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 804
 805         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 806                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 807         return ctx;
 808
 809 err_cleanup:
 810         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 811 err_ctx:
 812         atomic_set(&ctx->dead, 1);
 813         if (ctx->mmap_size)
 814                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 815         aio_free_ring(ctx);
 816 err:
 817         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 818         free_percpu(ctx->cpu);
 819         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 820         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 821         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 822         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 823         return ERR_PTR(err);
 824 }
 825
 826 /* kill_ioctx
 827  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 828  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 829  *      the rapid destruction of the kioctx.
 830  */
 831 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 832                       struct ctx_rq_wait *wait)
 833 {
 834         struct kioctx_table *table;
 835
 836         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 837         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1)) {
 838                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 839                 return -EINVAL;
 840         }
 841
 842         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 843         WARN_ON(ctx != rcu_access_pointer(table->table[ctx->id]));
 844         RCU_INIT_POINTER(table->table[ctx->id], NULL);
 845         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 846
 847         /* free_ioctx_reqs() will do the necessary RCU synchronization */
 848         wake_up_all(&ctx->wait);
 849
 850         /*
 851          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 852          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 853          * has already returned, so io_setup() could potentially return
 854          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 855          *  could tell).
 856          */
 857         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 858
 859         if (ctx->mmap_size)
 860                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 861
 862         ctx->rq_wait = wait;
 863         percpu_ref_kill(&ctx->users);
 864         return 0;
 865 }
 866
 867 /*
 868  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 869  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 870  * called on the context.
 871  *
 872  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 873  * them.
 874  */
 875 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 876 {
 877         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 878         struct ctx_rq_wait wait;
 879         int i, skipped;
 880
 881         if (!table)
 882                 return;
 883
 884         atomic_set(&wait.count, table->nr);
 885         init_completion(&wait.comp);
 886
 887         skipped = 0;
 888         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
 889                 struct kioctx *ctx =
 890                         rcu_dereference_protected(table->table[i], true);
 891
 892                 if (!ctx) {
 893                         skipped++;
 894                         continue;
 895                 }
 896
 897                 /*
 898                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
 899                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
 900                  * this is not necessarily our ->mm.
 901                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
 902                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
 903                  */
 904                 ctx->mmap_size = 0;
 905                 kill_ioctx(mm, ctx, &wait);
 906         }
 907
 908         if (!atomic_sub_and_test(skipped, &wait.count)) {
 909                 /* Wait until all IO for the context are done. */
 910                 wait_for_completion(&wait.comp);
 911         }
 912
 913         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
 914         kfree(table);
 915 }
 916
 917 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 918 {
 919         struct kioctx_cpu *kcpu;
 920         unsigned long flags;
 921
 922         local_irq_save(flags);
 923         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 924         kcpu->reqs_available += nr;
 925
 926         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 927                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 928                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 929         }
 930
 931         local_irq_restore(flags);
 932 }
 933
 934 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 935 {
 936         struct kioctx_cpu *kcpu;
 937         bool ret = false;
 938         unsigned long flags;
 939
 940         local_irq_save(flags);
 941         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 942         if (!kcpu->reqs_available) {
 943                 int old, avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 944
 945                 do {
 946                         if (avail < ctx->req_batch)
 947                                 goto out;
 948
 949                         old = avail;
 950                         avail = atomic_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 951                                                avail, avail - ctx->req_batch);
 952                 } while (avail != old);
 953
 954                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 955         }
 956
 957         ret = true;
 958         kcpu->reqs_available--;
 959 out:
 960         local_irq_restore(flags);
 961         return ret;
 962 }
 963
 964 /* refill_reqs_available
 965  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
 966  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
 967  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
 968  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
 969  *      called holding ctx->completion_lock.
 970  */
 971 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
 972                                   unsigned tail)
 973 {
 974         unsigned events_in_ring, completed;
 975
 976         /* Clamp head since userland can write to it. */
 977         head %= ctx->nr_events;
 978         if (head <= tail)
 979                 events_in_ring = tail - head;
 980         else
 981                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
 982
 983         completed = ctx->completed_events;
 984         if (events_in_ring < completed)
 985                 completed -= events_in_ring;
 986         else
 987                 completed = 0;
 988
 989         if (!completed)
 990                 return;
 991
 992         ctx->completed_events -= completed;
 993         put_reqs_available(ctx, completed);
 994 }
 995
 996 /* user_refill_reqs_available
 997  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
 998  *      out of space in the completion ring.
 999  */
1000 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
1001 {
1002         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1003         if (ctx->completed_events) {
1004                 struct aio_ring *ring;
1005                 unsigned head;
1006
1007                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
1008                  * here, but that's okay since whether we read the old version
1009                  * or the new version, and either will be valid.  The important
1010                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
1011                  * aio_complete() from updating tail by holding
1012                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
1013                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
1014                  * safe/right thing.
1015                  */
1016                 ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1017                 head = ring->head;
1018                 kunmap_atomic(ring);
1019
1020                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
1021         }
1022
1023         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1024 }
1025
1026 /* aio_get_req
1027  *      Allocate a slot for an aio request.
1028  * Returns NULL if no requests are free.
1029  */
1030 static inline struct aio_kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
1031 {
1032         struct aio_kiocb *req;
1033
1034         if (!get_reqs_available(ctx)) {
1035                 user_refill_reqs_available(ctx);
1036                 if (!get_reqs_available(ctx))
1037                         return NULL;
1038         }
1039
1040         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
1041         if (unlikely(!req))
1042                 goto out_put;
1043
1044         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
1045
1046         req->ki_ctx = ctx;
1047         return req;
1048 out_put:
1049         put_reqs_available(ctx, 1);
1050         return NULL;
1051 }
1052
1053 static void kiocb_free(struct aio_kiocb *req)
1054 {
1055         if (req->common.ki_filp)
1056                 fput(req->common.ki_filp);
1057         if (req->ki_eventfd != NULL)
1058                 eventfd_ctx_put(req->ki_eventfd);
1059         kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
1060 }
1061
1062 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
1063 {
1064         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
1065         struct mm_struct *mm = current->mm;
1066         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
1067         struct kioctx_table *table;
1068         unsigned id;
1069
1070         if (get_user(id, &ring->id))
1071                 return NULL;
1072
1073         rcu_read_lock();
1074         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
1075
1076         if (!table || id >= table->nr)
1077                 goto out;
1078
1079         ctx = rcu_dereference(table->table[id]);
1080         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
1081                 if (percpu_ref_tryget_live(&ctx->users))
1082                         ret = ctx;
1083         }
1084 out:
1085         rcu_read_unlock();
1086         return ret;
1087 }
1088
1089 /* aio_complete
1090  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
1091  */
1092 static void aio_complete(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
1093 {
1094         struct aio_kiocb *iocb = container_of(kiocb, struct aio_kiocb, common);
1095         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
1096         struct aio_ring *ring;
1097         struct io_event *ev_page, *event;
1098         unsigned tail, pos, head;
1099         unsigned long   flags;
1100
1101         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE) {
1102                 struct file *file = kiocb->ki_filp;
1103
1104                 /*
1105                  * Tell lockdep we inherited freeze protection from submission
1106                  * thread.
1107                  */
1108                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode))
1109                         __sb_writers_acquired(file_inode(file)->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
1110                 file_end_write(file);
1111         }
1112
1113         /*
1114          * Special case handling for sync iocbs:
1115          *  - events go directly into the iocb for fast handling
1116          *  - the sync task with the iocb in its stack holds the single iocb
1117          *    ref, no other paths have a way to get another ref
1118          *  - the sync task helpfully left a reference to itself in the iocb
1119          */
1120         BUG_ON(is_sync_kiocb(kiocb));
1121
1122         if (iocb->ki_list.next) {
1123                 unsigned long flags;
1124
1125                 spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1126                 list_del(&iocb->ki_list);
1127                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1128         }
1129
1130         /*
1131          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1132          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1133          * pointer since we might be called from irq context.
1134          */
1135         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1136
1137         tail = ctx->tail;
1138         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1139
1140         if (++tail >= ctx->nr_events)
1141                 tail = 0;
1142
1143         ev_page = kmap_atomic(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1144         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1145
1146         event->obj = (u64)(unsigned long)iocb->ki_user_iocb;
1147         event->data = iocb->ki_user_data;
1148         event->res = res;
1149         event->res2 = res2;
1150
1151         kunmap_atomic(ev_page);
1152         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1153
1154         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %lx %lx\n",
1155                  ctx, tail, iocb, iocb->ki_user_iocb, iocb->ki_user_data,
1156                  res, res2);
1157
1158         /* after flagging the request as done, we
1159          * must never even look at it again
1160          */
1161         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1162
1163         ctx->tail = tail;
1164
1165         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1166         head = ring->head;
1167         ring->tail = tail;
1168         kunmap_atomic(ring);
1169         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1170
1171         ctx->completed_events++;
1172         if (ctx->completed_events > 1)
1173                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1174         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1175
1176         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1177
1178         /*
1179          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1180          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1181          * from IRQ context.
1182          */
1183         if (iocb->ki_eventfd != NULL)
1184                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1185
1186         /* everything turned out well, dispose of the aiocb. */
1187         kiocb_free(iocb);
1188
1189         /*
1190          * We have to order our ring_info tail store above and test
1191          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1192          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1193          * ordered with the unlocked test.
1194          */
1195         smp_mb();
1196
1197         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1198                 wake_up(&ctx->wait);
1199
1200         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1201 }
1202
1203 /* aio_read_events_ring
1204  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1205  *      events fetched
1206  */
1207 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1208                                  struct io_event __user *event, long nr)
1209 {
1210         struct aio_ring *ring;
1211         unsigned head, tail, pos;
1212         long ret = 0;
1213         int copy_ret;
1214
1215         /*
1216          * The mutex can block and wake us up and that will cause
1217          * wait_event_interruptible_hrtimeout() to schedule without sleeping
1218          * and repeat. This should be rare enough that it doesn't cause
1219          * peformance issues. See the comment in read_events() for more detail.
1220          */
1221         sched_annotate_sleep();
1222         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1223
1224         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1225         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1226         head = ring->head;
1227         tail = ring->tail;
1228         kunmap_atomic(ring);
1229
1230         /*
1231          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1232          * we also see the events that were stored up to the tail.
1233          */
1234         smp_rmb();
1235
1236         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1237
1238         if (head == tail)
1239                 goto out;
1240
1241         head %= ctx->nr_events;
1242         tail %= ctx->nr_events;
1243
1244         while (ret < nr) {
1245                 long avail;
1246                 struct io_event *ev;
1247                 struct page *page;
1248
1249                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1250                 if (head == tail)
1251                         break;
1252
1253                 avail = min(avail, nr - ret);
1254                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE -
1255                             ((head + AIO_EVENTS_OFFSET) % AIO_EVENTS_PER_PAGE));
1256
1257                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1258                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1259                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1260
1261                 ev = kmap(page);
1262                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1263                                         sizeof(*ev) * avail);
1264                 kunmap(page);
1265
1266                 if (unlikely(copy_ret)) {
1267                         ret = -EFAULT;
1268                         goto out;
1269                 }
1270
1271                 ret += avail;
1272                 head += avail;
1273                 head %= ctx->nr_events;
1274         }
1275
1276         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1277         ring->head = head;
1278         kunmap_atomic(ring);
1279         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1280
1281         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1282 out:
1283         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1284
1285         return ret;
1286 }
1287
1288 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1289                             struct io_event __user *event, long *i)
1290 {
1291         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1292
1293         if (ret > 0)
1294                 *i += ret;
1295
1296         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1297                 ret = -EINVAL;
1298
1299         if (!*i)
1300                 *i = ret;
1301
1302         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1303 }
1304
1305 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1306                         struct io_event __user *event,
1307                         ktime_t until)
1308 {
1309         long ret = 0;
1310
1311         /*
1312          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1313          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1314          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1315          *
1316          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1317          * the task state back to TASK_RUNNING.
1318          *
1319          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1320          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1321          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1322          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1323          * something to be aware of when touching this code.
1324          */
1325         if (until == 0)
1326                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret);
1327         else
1328                 wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1329                                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret),
1330                                 until);
1331
1332         if (!ret && signal_pending(current))
1333                 ret = -EINTR;
1334
1335         return ret;
1336 }
1337
1338 /* sys_io_setup:
1339  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1340  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1341  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1342  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1343  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1344  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1345  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1346  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1347  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1348  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1349  *      implemented.
1350  */
1351 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1352 {
1353         struct kioctx *ioctx = NULL;
1354         unsigned long ctx;
1355         long ret;
1356
1357         ret = get_user(ctx, ctxp);
1358         if (unlikely(ret))
1359                 goto out;
1360
1361         ret = -EINVAL;
1362         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1363                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1364                          ctx, nr_events);
1365                 goto out;
1366         }
1367
1368         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1369         ret = PTR_ERR(ioctx);
1370         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1371                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1372                 if (ret)
1373                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1374                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1375         }
1376
1377 out:
1378         return ret;
1379 }
1380
1381 #ifdef CONFIG_COMPAT
1382 COMPAT_SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, u32 __user *, ctx32p)
1383 {
1384         struct kioctx *ioctx = NULL;
1385         unsigned long ctx;
1386         long ret;
1387
1388         ret = get_user(ctx, ctx32p);
1389         if (unlikely(ret))
1390                 goto out;
1391
1392         ret = -EINVAL;
1393         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1394                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1395                          ctx, nr_events);
1396                 goto out;
1397         }
1398
1399         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1400         ret = PTR_ERR(ioctx);
1401         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1402                 /* truncating is ok because it's a user address */
1403                 ret = put_user((u32)ioctx->user_id, ctx32p);
1404                 if (ret)
1405                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1406                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1407         }
1408
1409 out:
1410         return ret;
1411 }
1412 #endif
1413
1414 /* sys_io_destroy:
1415  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1416  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1417  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1418  *      is invalid.
1419  */
1420 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1421 {
1422         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1423         if (likely(NULL != ioctx)) {
1424                 struct ctx_rq_wait wait;
1425                 int ret;
1426
1427                 init_completion(&wait.comp);
1428                 atomic_set(&wait.count, 1);
1429
1430                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1431                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1432                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1433                  */
1434                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &wait);
1435                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1436
1437                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1438                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1439                  * is destroyed.
1440                  */
1441                 if (!ret)
1442                         wait_for_completion(&wait.comp);
1443
1444                 return ret;
1445         }
1446         pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1447         return -EINVAL;
1448 }
1449
1450 static int aio_setup_rw(int rw, struct iocb *iocb, struct iovec **iovec,
1451                 bool vectored, bool compat, struct iov_iter *iter)
1452 {
1453         void __user *buf = (void __user *)(uintptr_t)iocb->aio_buf;
1454         size_t len = iocb->aio_nbytes;
1455
1456         if (!vectored) {
1457                 ssize_t ret = import_single_range(rw, buf, len, *iovec, iter);
1458                 *iovec = NULL;
1459                 return ret;
1460         }
1461 #ifdef CONFIG_COMPAT
1462         if (compat)
1463                 return compat_import_iovec(rw, buf, len, UIO_FASTIOV, iovec,
1464                                 iter);
1465 #endif
1466         return import_iovec(rw, buf, len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1467 }
1468
1469 static inline ssize_t aio_ret(struct kiocb *req, ssize_t ret)
1470 {
1471         switch (ret) {
1472         case -EIOCBQUEUED:
1473                 return ret;
1474         case -ERESTARTSYS:
1475         case -ERESTARTNOINTR:
1476         case -ERESTARTNOHAND:
1477         case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
1478                 /*
1479                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1480                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1481                  */
1482                 ret = -EINTR;
1483                 /*FALLTHRU*/
1484         default:
1485                 aio_complete(req, ret, 0);
1486                 return 0;
1487         }
1488 }
1489
1490 static ssize_t aio_read(struct kiocb *req, struct iocb *iocb, bool vectored,
1491                 bool compat)
1492 {
1493         struct file *file = req->ki_filp;
1494         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1495         struct iov_iter iter;
1496         ssize_t ret;
1497
1498         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_READ)))
1499                 return -EBADF;
1500         if (unlikely(!file->f_op->read_iter))
1501                 return -EINVAL;
1502
1503         ret = aio_setup_rw(READ, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1504         if (ret)
1505                 return ret;
1506         ret = rw_verify_area(READ, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1507         if (!ret)
1508                 ret = aio_ret(req, call_read_iter(file, req, &iter));
1509         kfree(iovec);
1510         return ret;
1511 }
1512
1513 static ssize_t aio_write(struct kiocb *req, struct iocb *iocb, bool vectored,
1514                 bool compat)
1515 {
1516         struct file *file = req->ki_filp;
1517         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1518         struct iov_iter iter;
1519         ssize_t ret;
1520
1521         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_WRITE)))
1522                 return -EBADF;
1523         if (unlikely(!file->f_op->write_iter))
1524                 return -EINVAL;
1525
1526         ret = aio_setup_rw(WRITE, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1527         if (ret)
1528                 return ret;
1529         ret = rw_verify_area(WRITE, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1530         if (!ret) {
1531                 req->ki_flags |= IOCB_WRITE;
1532                 file_start_write(file);
1533                 ret = aio_ret(req, call_write_iter(file, req, &iter));
1534                 /*
1535                  * We release freeze protection in aio_complete().  Fool lockdep
1536                  * by telling it the lock got released so that it doesn't
1537                  * complain about held lock when we return to userspace.
1538                  */
1539                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode))
1540                         __sb_writers_release(file_inode(file)->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
1541         }
1542         kfree(iovec);
1543         return ret;
1544 }
1545
1546 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1547                          struct iocb *iocb, bool compat)
1548 {
1549         struct aio_kiocb *req;
1550         struct file *file;
1551         ssize_t ret;
1552
1553         /* enforce forwards compatibility on users */
1554         if (unlikely(iocb->aio_reserved2)) {
1555                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1556                 return -EINVAL;
1557         }
1558
1559         /* prevent overflows */
1560         if (unlikely(
1561             (iocb->aio_buf != (unsigned long)iocb->aio_buf) ||
1562             (iocb->aio_nbytes != (size_t)iocb->aio_nbytes) ||
1563             ((ssize_t)iocb->aio_nbytes < 0)
1564            )) {
1565                 pr_debug("EINVAL: overflow check\n");
1566                 return -EINVAL;
1567         }
1568
1569         req = aio_get_req(ctx);
1570         if (unlikely(!req))
1571                 return -EAGAIN;
1572
1573         req->common.ki_filp = file = fget(iocb->aio_fildes);
1574         if (unlikely(!req->common.ki_filp)) {
1575                 ret = -EBADF;
1576                 goto out_put_req;
1577         }
1578         req->common.ki_pos = iocb->aio_offset;
1579         req->common.ki_complete = aio_complete;
1580         req->common.ki_flags = iocb_flags(req->common.ki_filp);
1581         req->common.ki_hint = file_write_hint(file);
1582
1583         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1584                 /*
1585                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1586                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1587                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1588                  * event using the eventfd_signal() function.
1589                  */
1590                 req->ki_eventfd = eventfd_ctx_fdget((int) iocb->aio_resfd);
1591                 if (IS_ERR(req->ki_eventfd)) {
1592                         ret = PTR_ERR(req->ki_eventfd);
1593                         req->ki_eventfd = NULL;
1594                         goto out_put_req;
1595                 }
1596
1597                 req->common.ki_flags |= IOCB_EVENTFD;
1598         }
1599
1600         ret = kiocb_set_rw_flags(&req->common, iocb->aio_rw_flags);
1601         if (unlikely(ret)) {
1602                 pr_debug("EINVAL: aio_rw_flags\n");
1603                 goto out_put_req;
1604         }
1605
1606         ret = put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key);
1607         if (unlikely(ret)) {
1608                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1609                 goto out_put_req;
1610         }
1611
1612         req->ki_user_iocb = user_iocb;
1613         req->ki_user_data = iocb->aio_data;
1614
1615         get_file(file);
1616         switch (iocb->aio_lio_opcode) {
1617         case IOCB_CMD_PREAD:
1618                 ret = aio_read(&req->common, iocb, false, compat);
1619                 break;
1620         case IOCB_CMD_PWRITE:
1621                 ret = aio_write(&req->common, iocb, false, compat);
1622                 break;
1623         case IOCB_CMD_PREADV:
1624                 ret = aio_read(&req->common, iocb, true, compat);
1625                 break;
1626         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1627                 ret = aio_write(&req->common, iocb, true, compat);
1628                 break;
1629         default:
1630                 pr_debug("invalid aio operation %d\n", iocb->aio_lio_opcode);
1631                 ret = -EINVAL;
1632                 break;
1633         }
1634         fput(file);
1635
1636         if (ret && ret != -EIOCBQUEUED)
1637                 goto out_put_req;
1638         return 0;
1639 out_put_req:
1640         put_reqs_available(ctx, 1);
1641         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1642         kiocb_free(req);
1643         return ret;
1644 }
1645
1646 static long do_io_submit(aio_context_t ctx_id, long nr,
1647                           struct iocb __user *__user *iocbpp, bool compat)
1648 {
1649         struct kioctx *ctx;
1650         long ret = 0;
1651         int i = 0;
1652         struct blk_plug plug;
1653
1654         if (unlikely(nr < 0))
1655                 return -EINVAL;
1656
1657         if (unlikely(nr > LONG_MAX/sizeof(*iocbpp)))
1658                 nr = LONG_MAX/sizeof(*iocbpp);
1659
1660         if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, iocbpp, (nr*sizeof(*iocbpp)))))
1661                 return -EFAULT;
1662
1663         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1664         if (unlikely(!ctx)) {
1665                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1666                 return -EINVAL;
1667         }
1668
1669         blk_start_plug(&plug);
1670
1671         /*
1672          * AKPM: should this return a partial result if some of the IOs were
1673          * successfully submitted?
1674          */
1675         for (i=0; i<nr; i++) {
1676                 struct iocb __user *user_iocb;
1677                 struct iocb tmp;
1678
1679                 if (unlikely(__get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
1680                         ret = -EFAULT;
1681                         break;
1682                 }
1683
1684                 if (unlikely(copy_from_user(&tmp, user_iocb, sizeof(tmp)))) {
1685                         ret = -EFAULT;
1686                         break;
1687                 }
1688
1689                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, &tmp, compat);
1690                 if (ret)
1691                         break;
1692         }
1693         blk_finish_plug(&plug);
1694
1695         percpu_ref_put(&ctx->users);
1696         return i ? i : ret;
1697 }
1698
1699 /* sys_io_submit:
1700  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
1701  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
1702  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
1703  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
1704  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
1705  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
1706  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
1707  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
1708  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
1709  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
1710  */
1711 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
1712                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
1713 {
1714         return do_io_submit(ctx_id, nr, iocbpp, 0);
1715 }
1716
1717 #ifdef CONFIG_COMPAT
1718 static inline long
1719 copy_iocb(long nr, u32 __user *ptr32, struct iocb __user * __user *ptr64)
1720 {
1721         compat_uptr_t uptr;
1722         int i;
1723
1724         for (i = 0; i < nr; ++i) {
1725                 if (get_user(uptr, ptr32 + i))
1726                         return -EFAULT;
1727                 if (put_user(compat_ptr(uptr), ptr64 + i))
1728                         return -EFAULT;
1729         }
1730         return 0;
1731 }
1732
1733 #define MAX_AIO_SUBMITS         (PAGE_SIZE/sizeof(struct iocb *))
1734
1735 COMPAT_SYSCALL_DEFINE3(io_submit, compat_aio_context_t, ctx_id,
1736                        int, nr, u32 __user *, iocb)
1737 {
1738         struct iocb __user * __user *iocb64;
1739         long ret;
1740
1741         if (unlikely(nr < 0))
1742                 return -EINVAL;
1743
1744         if (nr > MAX_AIO_SUBMITS)
1745                 nr = MAX_AIO_SUBMITS;
1746
1747         iocb64 = compat_alloc_user_space(nr * sizeof(*iocb64));
1748         ret = copy_iocb(nr, iocb, iocb64);
1749         if (!ret)
1750                 ret = do_io_submit(ctx_id, nr, iocb64, 1);
1751         return ret;
1752 }
1753 #endif
1754
1755 /* lookup_kiocb
1756  *      Finds a given iocb for cancellation.
1757  */
1758 static struct aio_kiocb *
1759 lookup_kiocb(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *iocb, u32 key)
1760 {
1761         struct aio_kiocb *kiocb;
1762
1763         assert_spin_locked(&ctx->ctx_lock);
1764
1765         if (key != KIOCB_KEY)
1766                 return NULL;
1767
1768         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
1769         list_for_each_entry(kiocb, &ctx->active_reqs, ki_list) {
1770                 if (kiocb->ki_user_iocb == iocb)
1771                         return kiocb;
1772         }
1773         return NULL;
1774 }
1775
1776 /* sys_io_cancel:
1777  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
1778  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
1779  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
1780  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
1781  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
1782  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
1783  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
1784  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1785  */
1786 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
1787                 struct io_event __user *, result)
1788 {
1789         struct kioctx *ctx;
1790         struct aio_kiocb *kiocb;
1791         u32 key;
1792         int ret;
1793
1794         ret = get_user(key, &iocb->aio_key);
1795         if (unlikely(ret))
1796                 return -EFAULT;
1797
1798         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1799         if (unlikely(!ctx))
1800                 return -EINVAL;
1801
1802         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1803
1804         kiocb = lookup_kiocb(ctx, iocb, key);
1805         if (kiocb)
1806                 ret = kiocb_cancel(kiocb);
1807         else
1808                 ret = -EINVAL;
1809
1810         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1811
1812         if (!ret) {
1813                 /*
1814                  * The result argument is no longer used - the io_event is
1815                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
1816                  * cancellation is progress:
1817                  */
1818                 ret = -EINPROGRESS;
1819         }
1820
1821         percpu_ref_put(&ctx->users);
1822
1823         return ret;
1824 }
1825
1826 static long do_io_getevents(aio_context_t ctx_id,
1827                 long min_nr,
1828                 long nr,
1829                 struct io_event __user *events,
1830                 struct timespec64 *ts)
1831 {
1832         ktime_t until = ts ? timespec64_to_ktime(*ts) : KTIME_MAX;
1833         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1834         long ret = -EINVAL;
1835
1836         if (likely(ioctx)) {
1837                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
1838                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, until);
1839                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1840         }
1841
1842         return ret;
1843 }
1844
1845 /* io_getevents:
1846  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
1847  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
1848  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
1849  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
1850  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
1851  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
1852  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
1853  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
1854  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
1855  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1856  */
1857 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
1858                 long, min_nr,
1859                 long, nr,
1860                 struct io_event __user *, events,
1861                 struct timespec __user *, timeout)
1862 {
1863         struct timespec64       ts;
1864
1865         if (timeout) {
1866                 if (unlikely(get_timespec64(&ts, timeout)))
1867                         return -EFAULT;
1868         }
1869
1870         return do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &ts : NULL);
1871 }
1872
1873 #ifdef CONFIG_COMPAT
1874 COMPAT_SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, compat_aio_context_t, ctx_id,
1875                        compat_long_t, min_nr,
1876                        compat_long_t, nr,
1877                        struct io_event __user *, events,
1878                        struct compat_timespec __user *, timeout)
1879 {
1880         struct timespec64 t;
1881
1882         if (timeout) {
1883                 if (compat_get_timespec64(&t, timeout))
1884                         return -EFAULT;
1885
1886         }
1887
1888         return do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &t : NULL);
1889 }
1890 #endif