Merge tag 'acpi-5.2-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rafael...
[sfrench/cifs-2.6.git] / fs / io_uring.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Shared application/kernel submission and completion ring pairs, for
4  * supporting fast/efficient IO.
5  *
6  * A note on the read/write ordering memory barriers that are matched between
7  * the application and kernel side.
8  *
9  * After the application reads the CQ ring tail, it must use an
10  * appropriate smp_rmb() to pair with the smp_wmb() the kernel uses
11  * before writing the tail (using smp_load_acquire to read the tail will
12  * do). It also needs a smp_mb() before updating CQ head (ordering the
13  * entry load(s) with the head store), pairing with an implicit barrier
14  * through a control-dependency in io_get_cqring (smp_store_release to
15  * store head will do). Failure to do so could lead to reading invalid
16  * CQ entries.
17  *
18  * Likewise, the application must use an appropriate smp_wmb() before
19  * writing the SQ tail (ordering SQ entry stores with the tail store),
20  * which pairs with smp_load_acquire in io_get_sqring (smp_store_release
21  * to store the tail will do). And it needs a barrier ordering the SQ
22  * head load before writing new SQ entries (smp_load_acquire to read
23  * head will do).
24  *
25  * When using the SQ poll thread (IORING_SETUP_SQPOLL), the application
26  * needs to check the SQ flags for IORING_SQ_NEED_WAKEUP *after*
27  * updating the SQ tail; a full memory barrier smp_mb() is needed
28  * between.
29  *
30  * Also see the examples in the liburing library:
31  *
32  *      git://git.kernel.dk/liburing
33  *
34  * io_uring also uses READ/WRITE_ONCE() for _any_ store or load that happens
35  * from data shared between the kernel and application. This is done both
36  * for ordering purposes, but also to ensure that once a value is loaded from
37  * data that the application could potentially modify, it remains stable.
38  *
39  * Copyright (C) 2018-2019 Jens Axboe
40  * Copyright (c) 2018-2019 Christoph Hellwig
41  */
42 #include <linux/kernel.h>
43 #include <linux/init.h>
44 #include <linux/errno.h>
45 #include <linux/syscalls.h>
46 #include <linux/compat.h>
47 #include <linux/refcount.h>
48 #include <linux/uio.h>
49
50 #include <linux/sched/signal.h>
51 #include <linux/fs.h>
52 #include <linux/file.h>
53 #include <linux/fdtable.h>
54 #include <linux/mm.h>
55 #include <linux/mman.h>
56 #include <linux/mmu_context.h>
57 #include <linux/percpu.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/workqueue.h>
60 #include <linux/kthread.h>
61 #include <linux/blkdev.h>
62 #include <linux/bvec.h>
63 #include <linux/net.h>
64 #include <net/sock.h>
65 #include <net/af_unix.h>
66 #include <net/scm.h>
67 #include <linux/anon_inodes.h>
68 #include <linux/sched/mm.h>
69 #include <linux/uaccess.h>
70 #include <linux/nospec.h>
71 #include <linux/sizes.h>
72 #include <linux/hugetlb.h>
73
74 #include <uapi/linux/io_uring.h>
75
76 #include "internal.h"
77
78 #define IORING_MAX_ENTRIES      4096
79 #define IORING_MAX_FIXED_FILES  1024
80
81 struct io_uring {
82         u32 head ____cacheline_aligned_in_smp;
83         u32 tail ____cacheline_aligned_in_smp;
84 };
85
86 /*
87  * This data is shared with the application through the mmap at offset
88  * IORING_OFF_SQ_RING.
89  *
90  * The offsets to the member fields are published through struct
91  * io_sqring_offsets when calling io_uring_setup.
92  */
93 struct io_sq_ring {
94         /*
95          * Head and tail offsets into the ring; the offsets need to be
96          * masked to get valid indices.
97          *
98          * The kernel controls head and the application controls tail.
99          */
100         struct io_uring         r;
101         /*
102          * Bitmask to apply to head and tail offsets (constant, equals
103          * ring_entries - 1)
104          */
105         u32                     ring_mask;
106         /* Ring size (constant, power of 2) */
107         u32                     ring_entries;
108         /*
109          * Number of invalid entries dropped by the kernel due to
110          * invalid index stored in array
111          *
112          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
113          * application (i.e. get number of "new events" by comparing to
114          * cached value).
115          *
116          * After a new SQ head value was read by the application this
117          * counter includes all submissions that were dropped reaching
118          * the new SQ head (and possibly more).
119          */
120         u32                     dropped;
121         /*
122          * Runtime flags
123          *
124          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
125          * application.
126          *
127          * The application needs a full memory barrier before checking
128          * for IORING_SQ_NEED_WAKEUP after updating the sq tail.
129          */
130         u32                     flags;
131         /*
132          * Ring buffer of indices into array of io_uring_sqe, which is
133          * mmapped by the application using the IORING_OFF_SQES offset.
134          *
135          * This indirection could e.g. be used to assign fixed
136          * io_uring_sqe entries to operations and only submit them to
137          * the queue when needed.
138          *
139          * The kernel modifies neither the indices array nor the entries
140          * array.
141          */
142         u32                     array[];
143 };
144
145 /*
146  * This data is shared with the application through the mmap at offset
147  * IORING_OFF_CQ_RING.
148  *
149  * The offsets to the member fields are published through struct
150  * io_cqring_offsets when calling io_uring_setup.
151  */
152 struct io_cq_ring {
153         /*
154          * Head and tail offsets into the ring; the offsets need to be
155          * masked to get valid indices.
156          *
157          * The application controls head and the kernel tail.
158          */
159         struct io_uring         r;
160         /*
161          * Bitmask to apply to head and tail offsets (constant, equals
162          * ring_entries - 1)
163          */
164         u32                     ring_mask;
165         /* Ring size (constant, power of 2) */
166         u32                     ring_entries;
167         /*
168          * Number of completion events lost because the queue was full;
169          * this should be avoided by the application by making sure
170          * there are not more requests pending thatn there is space in
171          * the completion queue.
172          *
173          * Written by the kernel, shouldn't be modified by the
174          * application (i.e. get number of "new events" by comparing to
175          * cached value).
176          *
177          * As completion events come in out of order this counter is not
178          * ordered with any other data.
179          */
180         u32                     overflow;
181         /*
182          * Ring buffer of completion events.
183          *
184          * The kernel writes completion events fresh every time they are
185          * produced, so the application is allowed to modify pending
186          * entries.
187          */
188         struct io_uring_cqe     cqes[];
189 };
190
191 struct io_mapped_ubuf {
192         u64             ubuf;
193         size_t          len;
194         struct          bio_vec *bvec;
195         unsigned int    nr_bvecs;
196 };
197
198 struct async_list {
199         spinlock_t              lock;
200         atomic_t                cnt;
201         struct list_head        list;
202
203         struct file             *file;
204         off_t                   io_end;
205         size_t                  io_pages;
206 };
207
208 struct io_ring_ctx {
209         struct {
210                 struct percpu_ref       refs;
211         } ____cacheline_aligned_in_smp;
212
213         struct {
214                 unsigned int            flags;
215                 bool                    compat;
216                 bool                    account_mem;
217
218                 /* SQ ring */
219                 struct io_sq_ring       *sq_ring;
220                 unsigned                cached_sq_head;
221                 unsigned                sq_entries;
222                 unsigned                sq_mask;
223                 unsigned                sq_thread_idle;
224                 struct io_uring_sqe     *sq_sqes;
225         } ____cacheline_aligned_in_smp;
226
227         /* IO offload */
228         struct workqueue_struct *sqo_wq;
229         struct task_struct      *sqo_thread;    /* if using sq thread polling */
230         struct mm_struct        *sqo_mm;
231         wait_queue_head_t       sqo_wait;
232         unsigned                sqo_stop;
233
234         struct {
235                 /* CQ ring */
236                 struct io_cq_ring       *cq_ring;
237                 unsigned                cached_cq_tail;
238                 unsigned                cq_entries;
239                 unsigned                cq_mask;
240                 struct wait_queue_head  cq_wait;
241                 struct fasync_struct    *cq_fasync;
242         } ____cacheline_aligned_in_smp;
243
244         /*
245          * If used, fixed file set. Writers must ensure that ->refs is dead,
246          * readers must ensure that ->refs is alive as long as the file* is
247          * used. Only updated through io_uring_register(2).
248          */
249         struct file             **user_files;
250         unsigned                nr_user_files;
251
252         /* if used, fixed mapped user buffers */
253         unsigned                nr_user_bufs;
254         struct io_mapped_ubuf   *user_bufs;
255
256         struct user_struct      *user;
257
258         struct completion       ctx_done;
259
260         struct {
261                 struct mutex            uring_lock;
262                 wait_queue_head_t       wait;
263         } ____cacheline_aligned_in_smp;
264
265         struct {
266                 spinlock_t              completion_lock;
267                 bool                    poll_multi_file;
268                 /*
269                  * ->poll_list is protected by the ctx->uring_lock for
270                  * io_uring instances that don't use IORING_SETUP_SQPOLL.
271                  * For SQPOLL, only the single threaded io_sq_thread() will
272                  * manipulate the list, hence no extra locking is needed there.
273                  */
274                 struct list_head        poll_list;
275                 struct list_head        cancel_list;
276         } ____cacheline_aligned_in_smp;
277
278         struct async_list       pending_async[2];
279
280 #if defined(CONFIG_UNIX)
281         struct socket           *ring_sock;
282 #endif
283 };
284
285 struct sqe_submit {
286         const struct io_uring_sqe       *sqe;
287         unsigned short                  index;
288         bool                            has_user;
289         bool                            needs_lock;
290         bool                            needs_fixed_file;
291 };
292
293 /*
294  * First field must be the file pointer in all the
295  * iocb unions! See also 'struct kiocb' in <linux/fs.h>
296  */
297 struct io_poll_iocb {
298         struct file                     *file;
299         struct wait_queue_head          *head;
300         __poll_t                        events;
301         bool                            done;
302         bool                            canceled;
303         struct wait_queue_entry         wait;
304 };
305
306 /*
307  * NOTE! Each of the iocb union members has the file pointer
308  * as the first entry in their struct definition. So you can
309  * access the file pointer through any of the sub-structs,
310  * or directly as just 'ki_filp' in this struct.
311  */
312 struct io_kiocb {
313         union {
314                 struct file             *file;
315                 struct kiocb            rw;
316                 struct io_poll_iocb     poll;
317         };
318
319         struct sqe_submit       submit;
320
321         struct io_ring_ctx      *ctx;
322         struct list_head        list;
323         unsigned int            flags;
324         refcount_t              refs;
325 #define REQ_F_NOWAIT            1       /* must not punt to workers */
326 #define REQ_F_IOPOLL_COMPLETED  2       /* polled IO has completed */
327 #define REQ_F_FIXED_FILE        4       /* ctx owns file */
328 #define REQ_F_SEQ_PREV          8       /* sequential with previous */
329 #define REQ_F_PREPPED           16      /* prep already done */
330         u64                     user_data;
331         u64                     error;
332
333         struct work_struct      work;
334 };
335
336 #define IO_PLUG_THRESHOLD               2
337 #define IO_IOPOLL_BATCH                 8
338
339 struct io_submit_state {
340         struct blk_plug         plug;
341
342         /*
343          * io_kiocb alloc cache
344          */
345         void                    *reqs[IO_IOPOLL_BATCH];
346         unsigned                int free_reqs;
347         unsigned                int cur_req;
348
349         /*
350          * File reference cache
351          */
352         struct file             *file;
353         unsigned int            fd;
354         unsigned int            has_refs;
355         unsigned int            used_refs;
356         unsigned int            ios_left;
357 };
358
359 static struct kmem_cache *req_cachep;
360
361 static const struct file_operations io_uring_fops;
362
363 struct sock *io_uring_get_socket(struct file *file)
364 {
365 #if defined(CONFIG_UNIX)
366         if (file->f_op == &io_uring_fops) {
367                 struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
368
369                 return ctx->ring_sock->sk;
370         }
371 #endif
372         return NULL;
373 }
374 EXPORT_SYMBOL(io_uring_get_socket);
375
376 static void io_ring_ctx_ref_free(struct percpu_ref *ref)
377 {
378         struct io_ring_ctx *ctx = container_of(ref, struct io_ring_ctx, refs);
379
380         complete(&ctx->ctx_done);
381 }
382
383 static struct io_ring_ctx *io_ring_ctx_alloc(struct io_uring_params *p)
384 {
385         struct io_ring_ctx *ctx;
386         int i;
387
388         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
389         if (!ctx)
390                 return NULL;
391
392         if (percpu_ref_init(&ctx->refs, io_ring_ctx_ref_free, 0, GFP_KERNEL)) {
393                 kfree(ctx);
394                 return NULL;
395         }
396
397         ctx->flags = p->flags;
398         init_waitqueue_head(&ctx->cq_wait);
399         init_completion(&ctx->ctx_done);
400         mutex_init(&ctx->uring_lock);
401         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
402         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ctx->pending_async); i++) {
403                 spin_lock_init(&ctx->pending_async[i].lock);
404                 INIT_LIST_HEAD(&ctx->pending_async[i].list);
405                 atomic_set(&ctx->pending_async[i].cnt, 0);
406         }
407         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
408         INIT_LIST_HEAD(&ctx->poll_list);
409         INIT_LIST_HEAD(&ctx->cancel_list);
410         return ctx;
411 }
412
413 static void io_commit_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
414 {
415         struct io_cq_ring *ring = ctx->cq_ring;
416
417         if (ctx->cached_cq_tail != READ_ONCE(ring->r.tail)) {
418                 /* order cqe stores with ring update */
419                 smp_store_release(&ring->r.tail, ctx->cached_cq_tail);
420
421                 if (wq_has_sleeper(&ctx->cq_wait)) {
422                         wake_up_interruptible(&ctx->cq_wait);
423                         kill_fasync(&ctx->cq_fasync, SIGIO, POLL_IN);
424                 }
425         }
426 }
427
428 static struct io_uring_cqe *io_get_cqring(struct io_ring_ctx *ctx)
429 {
430         struct io_cq_ring *ring = ctx->cq_ring;
431         unsigned tail;
432
433         tail = ctx->cached_cq_tail;
434         /*
435          * writes to the cq entry need to come after reading head; the
436          * control dependency is enough as we're using WRITE_ONCE to
437          * fill the cq entry
438          */
439         if (tail - READ_ONCE(ring->r.head) == ring->ring_entries)
440                 return NULL;
441
442         ctx->cached_cq_tail++;
443         return &ring->cqes[tail & ctx->cq_mask];
444 }
445
446 static void io_cqring_fill_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 ki_user_data,
447                                  long res, unsigned ev_flags)
448 {
449         struct io_uring_cqe *cqe;
450
451         /*
452          * If we can't get a cq entry, userspace overflowed the
453          * submission (by quite a lot). Increment the overflow count in
454          * the ring.
455          */
456         cqe = io_get_cqring(ctx);
457         if (cqe) {
458                 WRITE_ONCE(cqe->user_data, ki_user_data);
459                 WRITE_ONCE(cqe->res, res);
460                 WRITE_ONCE(cqe->flags, ev_flags);
461         } else {
462                 unsigned overflow = READ_ONCE(ctx->cq_ring->overflow);
463
464                 WRITE_ONCE(ctx->cq_ring->overflow, overflow + 1);
465         }
466 }
467
468 static void io_cqring_ev_posted(struct io_ring_ctx *ctx)
469 {
470         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
471                 wake_up(&ctx->wait);
472         if (waitqueue_active(&ctx->sqo_wait))
473                 wake_up(&ctx->sqo_wait);
474 }
475
476 static void io_cqring_add_event(struct io_ring_ctx *ctx, u64 user_data,
477                                 long res, unsigned ev_flags)
478 {
479         unsigned long flags;
480
481         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
482         io_cqring_fill_event(ctx, user_data, res, ev_flags);
483         io_commit_cqring(ctx);
484         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
485
486         io_cqring_ev_posted(ctx);
487 }
488
489 static void io_ring_drop_ctx_refs(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned refs)
490 {
491         percpu_ref_put_many(&ctx->refs, refs);
492
493         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
494                 wake_up(&ctx->wait);
495 }
496
497 static struct io_kiocb *io_get_req(struct io_ring_ctx *ctx,
498                                    struct io_submit_state *state)
499 {
500         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN;
501         struct io_kiocb *req;
502
503         if (!percpu_ref_tryget(&ctx->refs))
504                 return NULL;
505
506         if (!state) {
507                 req = kmem_cache_alloc(req_cachep, gfp);
508                 if (unlikely(!req))
509                         goto out;
510         } else if (!state->free_reqs) {
511                 size_t sz;
512                 int ret;
513
514                 sz = min_t(size_t, state->ios_left, ARRAY_SIZE(state->reqs));
515                 ret = kmem_cache_alloc_bulk(req_cachep, gfp, sz, state->reqs);
516
517                 /*
518                  * Bulk alloc is all-or-nothing. If we fail to get a batch,
519                  * retry single alloc to be on the safe side.
520                  */
521                 if (unlikely(ret <= 0)) {
522                         state->reqs[0] = kmem_cache_alloc(req_cachep, gfp);
523                         if (!state->reqs[0])
524                                 goto out;
525                         ret = 1;
526                 }
527                 state->free_reqs = ret - 1;
528                 state->cur_req = 1;
529                 req = state->reqs[0];
530         } else {
531                 req = state->reqs[state->cur_req];
532                 state->free_reqs--;
533                 state->cur_req++;
534         }
535
536         req->ctx = ctx;
537         req->flags = 0;
538         /* one is dropped after submission, the other at completion */
539         refcount_set(&req->refs, 2);
540         return req;
541 out:
542         io_ring_drop_ctx_refs(ctx, 1);
543         return NULL;
544 }
545
546 static void io_free_req_many(struct io_ring_ctx *ctx, void **reqs, int *nr)
547 {
548         if (*nr) {
549                 kmem_cache_free_bulk(req_cachep, *nr, reqs);
550                 io_ring_drop_ctx_refs(ctx, *nr);
551                 *nr = 0;
552         }
553 }
554
555 static void io_free_req(struct io_kiocb *req)
556 {
557         if (req->file && !(req->flags & REQ_F_FIXED_FILE))
558                 fput(req->file);
559         io_ring_drop_ctx_refs(req->ctx, 1);
560         kmem_cache_free(req_cachep, req);
561 }
562
563 static void io_put_req(struct io_kiocb *req)
564 {
565         if (refcount_dec_and_test(&req->refs))
566                 io_free_req(req);
567 }
568
569 /*
570  * Find and free completed poll iocbs
571  */
572 static void io_iopoll_complete(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
573                                struct list_head *done)
574 {
575         void *reqs[IO_IOPOLL_BATCH];
576         struct io_kiocb *req;
577         int to_free;
578
579         to_free = 0;
580         while (!list_empty(done)) {
581                 req = list_first_entry(done, struct io_kiocb, list);
582                 list_del(&req->list);
583
584                 io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, req->error, 0);
585                 (*nr_events)++;
586
587                 if (refcount_dec_and_test(&req->refs)) {
588                         /* If we're not using fixed files, we have to pair the
589                          * completion part with the file put. Use regular
590                          * completions for those, only batch free for fixed
591                          * file.
592                          */
593                         if (req->flags & REQ_F_FIXED_FILE) {
594                                 reqs[to_free++] = req;
595                                 if (to_free == ARRAY_SIZE(reqs))
596                                         io_free_req_many(ctx, reqs, &to_free);
597                         } else {
598                                 io_free_req(req);
599                         }
600                 }
601         }
602
603         io_commit_cqring(ctx);
604         io_free_req_many(ctx, reqs, &to_free);
605 }
606
607 static int io_do_iopoll(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
608                         long min)
609 {
610         struct io_kiocb *req, *tmp;
611         LIST_HEAD(done);
612         bool spin;
613         int ret;
614
615         /*
616          * Only spin for completions if we don't have multiple devices hanging
617          * off our complete list, and we're under the requested amount.
618          */
619         spin = !ctx->poll_multi_file && *nr_events < min;
620
621         ret = 0;
622         list_for_each_entry_safe(req, tmp, &ctx->poll_list, list) {
623                 struct kiocb *kiocb = &req->rw;
624
625                 /*
626                  * Move completed entries to our local list. If we find a
627                  * request that requires polling, break out and complete
628                  * the done list first, if we have entries there.
629                  */
630                 if (req->flags & REQ_F_IOPOLL_COMPLETED) {
631                         list_move_tail(&req->list, &done);
632                         continue;
633                 }
634                 if (!list_empty(&done))
635                         break;
636
637                 ret = kiocb->ki_filp->f_op->iopoll(kiocb, spin);
638                 if (ret < 0)
639                         break;
640
641                 if (ret && spin)
642                         spin = false;
643                 ret = 0;
644         }
645
646         if (!list_empty(&done))
647                 io_iopoll_complete(ctx, nr_events, &done);
648
649         return ret;
650 }
651
652 /*
653  * Poll for a mininum of 'min' events. Note that if min == 0 we consider that a
654  * non-spinning poll check - we'll still enter the driver poll loop, but only
655  * as a non-spinning completion check.
656  */
657 static int io_iopoll_getevents(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int *nr_events,
658                                 long min)
659 {
660         while (!list_empty(&ctx->poll_list)) {
661                 int ret;
662
663                 ret = io_do_iopoll(ctx, nr_events, min);
664                 if (ret < 0)
665                         return ret;
666                 if (!min || *nr_events >= min)
667                         return 0;
668         }
669
670         return 1;
671 }
672
673 /*
674  * We can't just wait for polled events to come to us, we have to actively
675  * find and complete them.
676  */
677 static void io_iopoll_reap_events(struct io_ring_ctx *ctx)
678 {
679         if (!(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
680                 return;
681
682         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
683         while (!list_empty(&ctx->poll_list)) {
684                 unsigned int nr_events = 0;
685
686                 io_iopoll_getevents(ctx, &nr_events, 1);
687         }
688         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
689 }
690
691 static int io_iopoll_check(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned *nr_events,
692                            long min)
693 {
694         int ret = 0;
695
696         do {
697                 int tmin = 0;
698
699                 if (*nr_events < min)
700                         tmin = min - *nr_events;
701
702                 ret = io_iopoll_getevents(ctx, nr_events, tmin);
703                 if (ret <= 0)
704                         break;
705                 ret = 0;
706         } while (min && !*nr_events && !need_resched());
707
708         return ret;
709 }
710
711 static void kiocb_end_write(struct kiocb *kiocb)
712 {
713         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE) {
714                 struct inode *inode = file_inode(kiocb->ki_filp);
715
716                 /*
717                  * Tell lockdep we inherited freeze protection from submission
718                  * thread.
719                  */
720                 if (S_ISREG(inode->i_mode))
721                         __sb_writers_acquired(inode->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
722                 file_end_write(kiocb->ki_filp);
723         }
724 }
725
726 static void io_complete_rw(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
727 {
728         struct io_kiocb *req = container_of(kiocb, struct io_kiocb, rw);
729
730         kiocb_end_write(kiocb);
731
732         io_cqring_add_event(req->ctx, req->user_data, res, 0);
733         io_put_req(req);
734 }
735
736 static void io_complete_rw_iopoll(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
737 {
738         struct io_kiocb *req = container_of(kiocb, struct io_kiocb, rw);
739
740         kiocb_end_write(kiocb);
741
742         req->error = res;
743         if (res != -EAGAIN)
744                 req->flags |= REQ_F_IOPOLL_COMPLETED;
745 }
746
747 /*
748  * After the iocb has been issued, it's safe to be found on the poll list.
749  * Adding the kiocb to the list AFTER submission ensures that we don't
750  * find it from a io_iopoll_getevents() thread before the issuer is done
751  * accessing the kiocb cookie.
752  */
753 static void io_iopoll_req_issued(struct io_kiocb *req)
754 {
755         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
756
757         /*
758          * Track whether we have multiple files in our lists. This will impact
759          * how we do polling eventually, not spinning if we're on potentially
760          * different devices.
761          */
762         if (list_empty(&ctx->poll_list)) {
763                 ctx->poll_multi_file = false;
764         } else if (!ctx->poll_multi_file) {
765                 struct io_kiocb *list_req;
766
767                 list_req = list_first_entry(&ctx->poll_list, struct io_kiocb,
768                                                 list);
769                 if (list_req->rw.ki_filp != req->rw.ki_filp)
770                         ctx->poll_multi_file = true;
771         }
772
773         /*
774          * For fast devices, IO may have already completed. If it has, add
775          * it to the front so we find it first.
776          */
777         if (req->flags & REQ_F_IOPOLL_COMPLETED)
778                 list_add(&req->list, &ctx->poll_list);
779         else
780                 list_add_tail(&req->list, &ctx->poll_list);
781 }
782
783 static void io_file_put(struct io_submit_state *state)
784 {
785         if (state->file) {
786                 int diff = state->has_refs - state->used_refs;
787
788                 if (diff)
789                         fput_many(state->file, diff);
790                 state->file = NULL;
791         }
792 }
793
794 /*
795  * Get as many references to a file as we have IOs left in this submission,
796  * assuming most submissions are for one file, or at least that each file
797  * has more than one submission.
798  */
799 static struct file *io_file_get(struct io_submit_state *state, int fd)
800 {
801         if (!state)
802                 return fget(fd);
803
804         if (state->file) {
805                 if (state->fd == fd) {
806                         state->used_refs++;
807                         state->ios_left--;
808                         return state->file;
809                 }
810                 io_file_put(state);
811         }
812         state->file = fget_many(fd, state->ios_left);
813         if (!state->file)
814                 return NULL;
815
816         state->fd = fd;
817         state->has_refs = state->ios_left;
818         state->used_refs = 1;
819         state->ios_left--;
820         return state->file;
821 }
822
823 /*
824  * If we tracked the file through the SCM inflight mechanism, we could support
825  * any file. For now, just ensure that anything potentially problematic is done
826  * inline.
827  */
828 static bool io_file_supports_async(struct file *file)
829 {
830         umode_t mode = file_inode(file)->i_mode;
831
832         if (S_ISBLK(mode) || S_ISCHR(mode))
833                 return true;
834         if (S_ISREG(mode) && file->f_op != &io_uring_fops)
835                 return true;
836
837         return false;
838 }
839
840 static int io_prep_rw(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
841                       bool force_nonblock)
842 {
843         const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
844         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
845         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
846         unsigned ioprio;
847         int ret;
848
849         if (!req->file)
850                 return -EBADF;
851         /* For -EAGAIN retry, everything is already prepped */
852         if (req->flags & REQ_F_PREPPED)
853                 return 0;
854
855         if (force_nonblock && !io_file_supports_async(req->file))
856                 force_nonblock = false;
857
858         kiocb->ki_pos = READ_ONCE(sqe->off);
859         kiocb->ki_flags = iocb_flags(kiocb->ki_filp);
860         kiocb->ki_hint = ki_hint_validate(file_write_hint(kiocb->ki_filp));
861
862         ioprio = READ_ONCE(sqe->ioprio);
863         if (ioprio) {
864                 ret = ioprio_check_cap(ioprio);
865                 if (ret)
866                         return ret;
867
868                 kiocb->ki_ioprio = ioprio;
869         } else
870                 kiocb->ki_ioprio = get_current_ioprio();
871
872         ret = kiocb_set_rw_flags(kiocb, READ_ONCE(sqe->rw_flags));
873         if (unlikely(ret))
874                 return ret;
875
876         /* don't allow async punt if RWF_NOWAIT was requested */
877         if (kiocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
878                 req->flags |= REQ_F_NOWAIT;
879
880         if (force_nonblock)
881                 kiocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
882
883         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
884                 if (!(kiocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) ||
885                     !kiocb->ki_filp->f_op->iopoll)
886                         return -EOPNOTSUPP;
887
888                 req->error = 0;
889                 kiocb->ki_flags |= IOCB_HIPRI;
890                 kiocb->ki_complete = io_complete_rw_iopoll;
891         } else {
892                 if (kiocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
893                         return -EINVAL;
894                 kiocb->ki_complete = io_complete_rw;
895         }
896         req->flags |= REQ_F_PREPPED;
897         return 0;
898 }
899
900 static inline void io_rw_done(struct kiocb *kiocb, ssize_t ret)
901 {
902         switch (ret) {
903         case -EIOCBQUEUED:
904                 break;
905         case -ERESTARTSYS:
906         case -ERESTARTNOINTR:
907         case -ERESTARTNOHAND:
908         case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
909                 /*
910                  * We can't just restart the syscall, since previously
911                  * submitted sqes may already be in progress. Just fail this
912                  * IO with EINTR.
913                  */
914                 ret = -EINTR;
915                 /* fall through */
916         default:
917                 kiocb->ki_complete(kiocb, ret, 0);
918         }
919 }
920
921 static int io_import_fixed(struct io_ring_ctx *ctx, int rw,
922                            const struct io_uring_sqe *sqe,
923                            struct iov_iter *iter)
924 {
925         size_t len = READ_ONCE(sqe->len);
926         struct io_mapped_ubuf *imu;
927         unsigned index, buf_index;
928         size_t offset;
929         u64 buf_addr;
930
931         /* attempt to use fixed buffers without having provided iovecs */
932         if (unlikely(!ctx->user_bufs))
933                 return -EFAULT;
934
935         buf_index = READ_ONCE(sqe->buf_index);
936         if (unlikely(buf_index >= ctx->nr_user_bufs))
937                 return -EFAULT;
938
939         index = array_index_nospec(buf_index, ctx->nr_user_bufs);
940         imu = &ctx->user_bufs[index];
941         buf_addr = READ_ONCE(sqe->addr);
942
943         /* overflow */
944         if (buf_addr + len < buf_addr)
945                 return -EFAULT;
946         /* not inside the mapped region */
947         if (buf_addr < imu->ubuf || buf_addr + len > imu->ubuf + imu->len)
948                 return -EFAULT;
949
950         /*
951          * May not be a start of buffer, set size appropriately
952          * and advance us to the beginning.
953          */
954         offset = buf_addr - imu->ubuf;
955         iov_iter_bvec(iter, rw, imu->bvec, imu->nr_bvecs, offset + len);
956         if (offset)
957                 iov_iter_advance(iter, offset);
958
959         /* don't drop a reference to these pages */
960         iter->type |= ITER_BVEC_FLAG_NO_REF;
961         return 0;
962 }
963
964 static int io_import_iovec(struct io_ring_ctx *ctx, int rw,
965                            const struct sqe_submit *s, struct iovec **iovec,
966                            struct iov_iter *iter)
967 {
968         const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
969         void __user *buf = u64_to_user_ptr(READ_ONCE(sqe->addr));
970         size_t sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
971         u8 opcode;
972
973         /*
974          * We're reading ->opcode for the second time, but the first read
975          * doesn't care whether it's _FIXED or not, so it doesn't matter
976          * whether ->opcode changes concurrently. The first read does care
977          * about whether it is a READ or a WRITE, so we don't trust this read
978          * for that purpose and instead let the caller pass in the read/write
979          * flag.
980          */
981         opcode = READ_ONCE(sqe->opcode);
982         if (opcode == IORING_OP_READ_FIXED ||
983             opcode == IORING_OP_WRITE_FIXED) {
984                 int ret = io_import_fixed(ctx, rw, sqe, iter);
985                 *iovec = NULL;
986                 return ret;
987         }
988
989         if (!s->has_user)
990                 return -EFAULT;
991
992 #ifdef CONFIG_COMPAT
993         if (ctx->compat)
994                 return compat_import_iovec(rw, buf, sqe_len, UIO_FASTIOV,
995                                                 iovec, iter);
996 #endif
997
998         return import_iovec(rw, buf, sqe_len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
999 }
1000
1001 /*
1002  * Make a note of the last file/offset/direction we punted to async
1003  * context. We'll use this information to see if we can piggy back a
1004  * sequential request onto the previous one, if it's still hasn't been
1005  * completed by the async worker.
1006  */
1007 static void io_async_list_note(int rw, struct io_kiocb *req, size_t len)
1008 {
1009         struct async_list *async_list = &req->ctx->pending_async[rw];
1010         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1011         struct file *filp = kiocb->ki_filp;
1012         off_t io_end = kiocb->ki_pos + len;
1013
1014         if (filp == async_list->file && kiocb->ki_pos == async_list->io_end) {
1015                 unsigned long max_pages;
1016
1017                 /* Use 8x RA size as a decent limiter for both reads/writes */
1018                 max_pages = filp->f_ra.ra_pages;
1019                 if (!max_pages)
1020                         max_pages = VM_READAHEAD_PAGES;
1021                 max_pages *= 8;
1022
1023                 /* If max pages are exceeded, reset the state */
1024                 len >>= PAGE_SHIFT;
1025                 if (async_list->io_pages + len <= max_pages) {
1026                         req->flags |= REQ_F_SEQ_PREV;
1027                         async_list->io_pages += len;
1028                 } else {
1029                         io_end = 0;
1030                         async_list->io_pages = 0;
1031                 }
1032         }
1033
1034         /* New file? Reset state. */
1035         if (async_list->file != filp) {
1036                 async_list->io_pages = 0;
1037                 async_list->file = filp;
1038         }
1039         async_list->io_end = io_end;
1040 }
1041
1042 static int io_read(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1043                    bool force_nonblock)
1044 {
1045         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1046         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1047         struct iov_iter iter;
1048         struct file *file;
1049         size_t iov_count;
1050         int ret;
1051
1052         ret = io_prep_rw(req, s, force_nonblock);
1053         if (ret)
1054                 return ret;
1055         file = kiocb->ki_filp;
1056
1057         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_READ)))
1058                 return -EBADF;
1059         if (unlikely(!file->f_op->read_iter))
1060                 return -EINVAL;
1061
1062         ret = io_import_iovec(req->ctx, READ, s, &iovec, &iter);
1063         if (ret)
1064                 return ret;
1065
1066         iov_count = iov_iter_count(&iter);
1067         ret = rw_verify_area(READ, file, &kiocb->ki_pos, iov_count);
1068         if (!ret) {
1069                 ssize_t ret2;
1070
1071                 /* Catch -EAGAIN return for forced non-blocking submission */
1072                 ret2 = call_read_iter(file, kiocb, &iter);
1073                 if (!force_nonblock || ret2 != -EAGAIN) {
1074                         io_rw_done(kiocb, ret2);
1075                 } else {
1076                         /*
1077                          * If ->needs_lock is true, we're already in async
1078                          * context.
1079                          */
1080                         if (!s->needs_lock)
1081                                 io_async_list_note(READ, req, iov_count);
1082                         ret = -EAGAIN;
1083                 }
1084         }
1085         kfree(iovec);
1086         return ret;
1087 }
1088
1089 static int io_write(struct io_kiocb *req, const struct sqe_submit *s,
1090                     bool force_nonblock)
1091 {
1092         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1093         struct kiocb *kiocb = &req->rw;
1094         struct iov_iter iter;
1095         struct file *file;
1096         size_t iov_count;
1097         int ret;
1098
1099         ret = io_prep_rw(req, s, force_nonblock);
1100         if (ret)
1101                 return ret;
1102
1103         file = kiocb->ki_filp;
1104         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_WRITE)))
1105                 return -EBADF;
1106         if (unlikely(!file->f_op->write_iter))
1107                 return -EINVAL;
1108
1109         ret = io_import_iovec(req->ctx, WRITE, s, &iovec, &iter);
1110         if (ret)
1111                 return ret;
1112
1113         iov_count = iov_iter_count(&iter);
1114
1115         ret = -EAGAIN;
1116         if (force_nonblock && !(kiocb->ki_flags & IOCB_DIRECT)) {
1117                 /* If ->needs_lock is true, we're already in async context. */
1118                 if (!s->needs_lock)
1119                         io_async_list_note(WRITE, req, iov_count);
1120                 goto out_free;
1121         }
1122
1123         ret = rw_verify_area(WRITE, file, &kiocb->ki_pos, iov_count);
1124         if (!ret) {
1125                 ssize_t ret2;
1126
1127                 /*
1128                  * Open-code file_start_write here to grab freeze protection,
1129                  * which will be released by another thread in
1130                  * io_complete_rw().  Fool lockdep by telling it the lock got
1131                  * released so that it doesn't complain about the held lock when
1132                  * we return to userspace.
1133                  */
1134                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode)) {
1135                         __sb_start_write(file_inode(file)->i_sb,
1136                                                 SB_FREEZE_WRITE, true);
1137                         __sb_writers_release(file_inode(file)->i_sb,
1138                                                 SB_FREEZE_WRITE);
1139                 }
1140                 kiocb->ki_flags |= IOCB_WRITE;
1141
1142                 ret2 = call_write_iter(file, kiocb, &iter);
1143                 if (!force_nonblock || ret2 != -EAGAIN) {
1144                         io_rw_done(kiocb, ret2);
1145                 } else {
1146                         /*
1147                          * If ->needs_lock is true, we're already in async
1148                          * context.
1149                          */
1150                         if (!s->needs_lock)
1151                                 io_async_list_note(WRITE, req, iov_count);
1152                         ret = -EAGAIN;
1153                 }
1154         }
1155 out_free:
1156         kfree(iovec);
1157         return ret;
1158 }
1159
1160 /*
1161  * IORING_OP_NOP just posts a completion event, nothing else.
1162  */
1163 static int io_nop(struct io_kiocb *req, u64 user_data)
1164 {
1165         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1166         long err = 0;
1167
1168         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1169                 return -EINVAL;
1170
1171         io_cqring_add_event(ctx, user_data, err, 0);
1172         io_put_req(req);
1173         return 0;
1174 }
1175
1176 static int io_prep_fsync(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1177 {
1178         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1179
1180         if (!req->file)
1181                 return -EBADF;
1182         /* Prep already done (EAGAIN retry) */
1183         if (req->flags & REQ_F_PREPPED)
1184                 return 0;
1185
1186         if (unlikely(ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1187                 return -EINVAL;
1188         if (unlikely(sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->buf_index))
1189                 return -EINVAL;
1190
1191         req->flags |= REQ_F_PREPPED;
1192         return 0;
1193 }
1194
1195 static int io_fsync(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe,
1196                     bool force_nonblock)
1197 {
1198         loff_t sqe_off = READ_ONCE(sqe->off);
1199         loff_t sqe_len = READ_ONCE(sqe->len);
1200         loff_t end = sqe_off + sqe_len;
1201         unsigned fsync_flags;
1202         int ret;
1203
1204         fsync_flags = READ_ONCE(sqe->fsync_flags);
1205         if (unlikely(fsync_flags & ~IORING_FSYNC_DATASYNC))
1206                 return -EINVAL;
1207
1208         ret = io_prep_fsync(req, sqe);
1209         if (ret)
1210                 return ret;
1211
1212         /* fsync always requires a blocking context */
1213         if (force_nonblock)
1214                 return -EAGAIN;
1215
1216         ret = vfs_fsync_range(req->rw.ki_filp, sqe_off,
1217                                 end > 0 ? end : LLONG_MAX,
1218                                 fsync_flags & IORING_FSYNC_DATASYNC);
1219
1220         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret, 0);
1221         io_put_req(req);
1222         return 0;
1223 }
1224
1225 static void io_poll_remove_one(struct io_kiocb *req)
1226 {
1227         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1228
1229         spin_lock(&poll->head->lock);
1230         WRITE_ONCE(poll->canceled, true);
1231         if (!list_empty(&poll->wait.entry)) {
1232                 list_del_init(&poll->wait.entry);
1233                 queue_work(req->ctx->sqo_wq, &req->work);
1234         }
1235         spin_unlock(&poll->head->lock);
1236
1237         list_del_init(&req->list);
1238 }
1239
1240 static void io_poll_remove_all(struct io_ring_ctx *ctx)
1241 {
1242         struct io_kiocb *req;
1243
1244         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1245         while (!list_empty(&ctx->cancel_list)) {
1246                 req = list_first_entry(&ctx->cancel_list, struct io_kiocb,list);
1247                 io_poll_remove_one(req);
1248         }
1249         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1250 }
1251
1252 /*
1253  * Find a running poll command that matches one specified in sqe->addr,
1254  * and remove it if found.
1255  */
1256 static int io_poll_remove(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1257 {
1258         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1259         struct io_kiocb *poll_req, *next;
1260         int ret = -ENOENT;
1261
1262         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1263                 return -EINVAL;
1264         if (sqe->ioprio || sqe->off || sqe->len || sqe->buf_index ||
1265             sqe->poll_events)
1266                 return -EINVAL;
1267
1268         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1269         list_for_each_entry_safe(poll_req, next, &ctx->cancel_list, list) {
1270                 if (READ_ONCE(sqe->addr) == poll_req->user_data) {
1271                         io_poll_remove_one(poll_req);
1272                         ret = 0;
1273                         break;
1274                 }
1275         }
1276         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1277
1278         io_cqring_add_event(req->ctx, sqe->user_data, ret, 0);
1279         io_put_req(req);
1280         return 0;
1281 }
1282
1283 static void io_poll_complete(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
1284                              __poll_t mask)
1285 {
1286         req->poll.done = true;
1287         io_cqring_fill_event(ctx, req->user_data, mangle_poll(mask), 0);
1288         io_commit_cqring(ctx);
1289 }
1290
1291 static void io_poll_complete_work(struct work_struct *work)
1292 {
1293         struct io_kiocb *req = container_of(work, struct io_kiocb, work);
1294         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1295         struct poll_table_struct pt = { ._key = poll->events };
1296         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1297         __poll_t mask = 0;
1298
1299         if (!READ_ONCE(poll->canceled))
1300                 mask = vfs_poll(poll->file, &pt) & poll->events;
1301
1302         /*
1303          * Note that ->ki_cancel callers also delete iocb from active_reqs after
1304          * calling ->ki_cancel.  We need the ctx_lock roundtrip here to
1305          * synchronize with them.  In the cancellation case the list_del_init
1306          * itself is not actually needed, but harmless so we keep it in to
1307          * avoid further branches in the fast path.
1308          */
1309         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1310         if (!mask && !READ_ONCE(poll->canceled)) {
1311                 add_wait_queue(poll->head, &poll->wait);
1312                 spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1313                 return;
1314         }
1315         list_del_init(&req->list);
1316         io_poll_complete(ctx, req, mask);
1317         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1318
1319         io_cqring_ev_posted(ctx);
1320         io_put_req(req);
1321 }
1322
1323 static int io_poll_wake(struct wait_queue_entry *wait, unsigned mode, int sync,
1324                         void *key)
1325 {
1326         struct io_poll_iocb *poll = container_of(wait, struct io_poll_iocb,
1327                                                         wait);
1328         struct io_kiocb *req = container_of(poll, struct io_kiocb, poll);
1329         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1330         __poll_t mask = key_to_poll(key);
1331         unsigned long flags;
1332
1333         /* for instances that support it check for an event match first: */
1334         if (mask && !(mask & poll->events))
1335                 return 0;
1336
1337         list_del_init(&poll->wait.entry);
1338
1339         if (mask && spin_trylock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags)) {
1340                 list_del(&req->list);
1341                 io_poll_complete(ctx, req, mask);
1342                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1343
1344                 io_cqring_ev_posted(ctx);
1345                 io_put_req(req);
1346         } else {
1347                 queue_work(ctx->sqo_wq, &req->work);
1348         }
1349
1350         return 1;
1351 }
1352
1353 struct io_poll_table {
1354         struct poll_table_struct pt;
1355         struct io_kiocb *req;
1356         int error;
1357 };
1358
1359 static void io_poll_queue_proc(struct file *file, struct wait_queue_head *head,
1360                                struct poll_table_struct *p)
1361 {
1362         struct io_poll_table *pt = container_of(p, struct io_poll_table, pt);
1363
1364         if (unlikely(pt->req->poll.head)) {
1365                 pt->error = -EINVAL;
1366                 return;
1367         }
1368
1369         pt->error = 0;
1370         pt->req->poll.head = head;
1371         add_wait_queue(head, &pt->req->poll.wait);
1372 }
1373
1374 static int io_poll_add(struct io_kiocb *req, const struct io_uring_sqe *sqe)
1375 {
1376         struct io_poll_iocb *poll = &req->poll;
1377         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1378         struct io_poll_table ipt;
1379         bool cancel = false;
1380         __poll_t mask;
1381         u16 events;
1382
1383         if (unlikely(req->ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL))
1384                 return -EINVAL;
1385         if (sqe->addr || sqe->ioprio || sqe->off || sqe->len || sqe->buf_index)
1386                 return -EINVAL;
1387         if (!poll->file)
1388                 return -EBADF;
1389
1390         INIT_WORK(&req->work, io_poll_complete_work);
1391         events = READ_ONCE(sqe->poll_events);
1392         poll->events = demangle_poll(events) | EPOLLERR | EPOLLHUP;
1393
1394         poll->head = NULL;
1395         poll->done = false;
1396         poll->canceled = false;
1397
1398         ipt.pt._qproc = io_poll_queue_proc;
1399         ipt.pt._key = poll->events;
1400         ipt.req = req;
1401         ipt.error = -EINVAL; /* same as no support for IOCB_CMD_POLL */
1402
1403         /* initialized the list so that we can do list_empty checks */
1404         INIT_LIST_HEAD(&poll->wait.entry);
1405         init_waitqueue_func_entry(&poll->wait, io_poll_wake);
1406
1407         mask = vfs_poll(poll->file, &ipt.pt) & poll->events;
1408
1409         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1410         if (likely(poll->head)) {
1411                 spin_lock(&poll->head->lock);
1412                 if (unlikely(list_empty(&poll->wait.entry))) {
1413                         if (ipt.error)
1414                                 cancel = true;
1415                         ipt.error = 0;
1416                         mask = 0;
1417                 }
1418                 if (mask || ipt.error)
1419                         list_del_init(&poll->wait.entry);
1420                 else if (cancel)
1421                         WRITE_ONCE(poll->canceled, true);
1422                 else if (!poll->done) /* actually waiting for an event */
1423                         list_add_tail(&req->list, &ctx->cancel_list);
1424                 spin_unlock(&poll->head->lock);
1425         }
1426         if (mask) { /* no async, we'd stolen it */
1427                 req->error = mangle_poll(mask);
1428                 ipt.error = 0;
1429                 io_poll_complete(ctx, req, mask);
1430         }
1431         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1432
1433         if (mask) {
1434                 io_cqring_ev_posted(ctx);
1435                 io_put_req(req);
1436         }
1437         return ipt.error;
1438 }
1439
1440 static int __io_submit_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct io_kiocb *req,
1441                            const struct sqe_submit *s, bool force_nonblock)
1442 {
1443         int ret, opcode;
1444
1445         if (unlikely(s->index >= ctx->sq_entries))
1446                 return -EINVAL;
1447         req->user_data = READ_ONCE(s->sqe->user_data);
1448
1449         opcode = READ_ONCE(s->sqe->opcode);
1450         switch (opcode) {
1451         case IORING_OP_NOP:
1452                 ret = io_nop(req, req->user_data);
1453                 break;
1454         case IORING_OP_READV:
1455                 if (unlikely(s->sqe->buf_index))
1456                         return -EINVAL;
1457                 ret = io_read(req, s, force_nonblock);
1458                 break;
1459         case IORING_OP_WRITEV:
1460                 if (unlikely(s->sqe->buf_index))
1461                         return -EINVAL;
1462                 ret = io_write(req, s, force_nonblock);
1463                 break;
1464         case IORING_OP_READ_FIXED:
1465                 ret = io_read(req, s, force_nonblock);
1466                 break;
1467         case IORING_OP_WRITE_FIXED:
1468                 ret = io_write(req, s, force_nonblock);
1469                 break;
1470         case IORING_OP_FSYNC:
1471                 ret = io_fsync(req, s->sqe, force_nonblock);
1472                 break;
1473         case IORING_OP_POLL_ADD:
1474                 ret = io_poll_add(req, s->sqe);
1475                 break;
1476         case IORING_OP_POLL_REMOVE:
1477                 ret = io_poll_remove(req, s->sqe);
1478                 break;
1479         default:
1480                 ret = -EINVAL;
1481                 break;
1482         }
1483
1484         if (ret)
1485                 return ret;
1486
1487         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
1488                 if (req->error == -EAGAIN)
1489                         return -EAGAIN;
1490
1491                 /* workqueue context doesn't hold uring_lock, grab it now */
1492                 if (s->needs_lock)
1493                         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
1494                 io_iopoll_req_issued(req);
1495                 if (s->needs_lock)
1496                         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
1497         }
1498
1499         return 0;
1500 }
1501
1502 static struct async_list *io_async_list_from_sqe(struct io_ring_ctx *ctx,
1503                                                  const struct io_uring_sqe *sqe)
1504 {
1505         switch (sqe->opcode) {
1506         case IORING_OP_READV:
1507         case IORING_OP_READ_FIXED:
1508                 return &ctx->pending_async[READ];
1509         case IORING_OP_WRITEV:
1510         case IORING_OP_WRITE_FIXED:
1511                 return &ctx->pending_async[WRITE];
1512         default:
1513                 return NULL;
1514         }
1515 }
1516
1517 static inline bool io_sqe_needs_user(const struct io_uring_sqe *sqe)
1518 {
1519         u8 opcode = READ_ONCE(sqe->opcode);
1520
1521         return !(opcode == IORING_OP_READ_FIXED ||
1522                  opcode == IORING_OP_WRITE_FIXED);
1523 }
1524
1525 static void io_sq_wq_submit_work(struct work_struct *work)
1526 {
1527         struct io_kiocb *req = container_of(work, struct io_kiocb, work);
1528         struct io_ring_ctx *ctx = req->ctx;
1529         struct mm_struct *cur_mm = NULL;
1530         struct async_list *async_list;
1531         LIST_HEAD(req_list);
1532         mm_segment_t old_fs;
1533         int ret;
1534
1535         async_list = io_async_list_from_sqe(ctx, req->submit.sqe);
1536 restart:
1537         do {
1538                 struct sqe_submit *s = &req->submit;
1539                 const struct io_uring_sqe *sqe = s->sqe;
1540
1541                 /* Ensure we clear previously set non-block flag */
1542                 req->rw.ki_flags &= ~IOCB_NOWAIT;
1543
1544                 ret = 0;
1545                 if (io_sqe_needs_user(sqe) && !cur_mm) {
1546                         if (!mmget_not_zero(ctx->sqo_mm)) {
1547                                 ret = -EFAULT;
1548                         } else {
1549                                 cur_mm = ctx->sqo_mm;
1550                                 use_mm(cur_mm);
1551                                 old_fs = get_fs();
1552                                 set_fs(USER_DS);
1553                         }
1554                 }
1555
1556                 if (!ret) {
1557                         s->has_user = cur_mm != NULL;
1558                         s->needs_lock = true;
1559                         do {
1560                                 ret = __io_submit_sqe(ctx, req, s, false);
1561                                 /*
1562                                  * We can get EAGAIN for polled IO even though
1563                                  * we're forcing a sync submission from here,
1564                                  * since we can't wait for request slots on the
1565                                  * block side.
1566                                  */
1567                                 if (ret != -EAGAIN)
1568                                         break;
1569                                 cond_resched();
1570                         } while (1);
1571                 }
1572
1573                 /* drop submission reference */
1574                 io_put_req(req);
1575
1576                 if (ret) {
1577                         io_cqring_add_event(ctx, sqe->user_data, ret, 0);
1578                         io_put_req(req);
1579                 }
1580
1581                 /* async context always use a copy of the sqe */
1582                 kfree(sqe);
1583
1584                 if (!async_list)
1585                         break;
1586                 if (!list_empty(&req_list)) {
1587                         req = list_first_entry(&req_list, struct io_kiocb,
1588                                                 list);
1589                         list_del(&req->list);
1590                         continue;
1591                 }
1592                 if (list_empty(&async_list->list))
1593                         break;
1594
1595                 req = NULL;
1596                 spin_lock(&async_list->lock);
1597                 if (list_empty(&async_list->list)) {
1598                         spin_unlock(&async_list->lock);
1599                         break;
1600                 }
1601                 list_splice_init(&async_list->list, &req_list);
1602                 spin_unlock(&async_list->lock);
1603
1604                 req = list_first_entry(&req_list, struct io_kiocb, list);
1605                 list_del(&req->list);
1606         } while (req);
1607
1608         /*
1609          * Rare case of racing with a submitter. If we find the count has
1610          * dropped to zero AND we have pending work items, then restart
1611          * the processing. This is a tiny race window.
1612          */
1613         if (async_list) {
1614                 ret = atomic_dec_return(&async_list->cnt);
1615                 while (!ret && !list_empty(&async_list->list)) {
1616                         spin_lock(&async_list->lock);
1617                         atomic_inc(&async_list->cnt);
1618                         list_splice_init(&async_list->list, &req_list);
1619                         spin_unlock(&async_list->lock);
1620
1621                         if (!list_empty(&req_list)) {
1622                                 req = list_first_entry(&req_list,
1623                                                         struct io_kiocb, list);
1624                                 list_del(&req->list);
1625                                 goto restart;
1626                         }
1627                         ret = atomic_dec_return(&async_list->cnt);
1628                 }
1629         }
1630
1631         if (cur_mm) {
1632                 set_fs(old_fs);
1633                 unuse_mm(cur_mm);
1634                 mmput(cur_mm);
1635         }
1636 }
1637
1638 /*
1639  * See if we can piggy back onto previously submitted work, that is still
1640  * running. We currently only allow this if the new request is sequential
1641  * to the previous one we punted.
1642  */
1643 static bool io_add_to_prev_work(struct async_list *list, struct io_kiocb *req)
1644 {
1645         bool ret = false;
1646
1647         if (!list)
1648                 return false;
1649         if (!(req->flags & REQ_F_SEQ_PREV))
1650                 return false;
1651         if (!atomic_read(&list->cnt))
1652                 return false;
1653
1654         ret = true;
1655         spin_lock(&list->lock);
1656         list_add_tail(&req->list, &list->list);
1657         if (!atomic_read(&list->cnt)) {
1658                 list_del_init(&req->list);
1659                 ret = false;
1660         }
1661         spin_unlock(&list->lock);
1662         return ret;
1663 }
1664
1665 static bool io_op_needs_file(const struct io_uring_sqe *sqe)
1666 {
1667         int op = READ_ONCE(sqe->opcode);
1668
1669         switch (op) {
1670         case IORING_OP_NOP:
1671         case IORING_OP_POLL_REMOVE:
1672                 return false;
1673         default:
1674                 return true;
1675         }
1676 }
1677
1678 static int io_req_set_file(struct io_ring_ctx *ctx, const struct sqe_submit *s,
1679                            struct io_submit_state *state, struct io_kiocb *req)
1680 {
1681         unsigned flags;
1682         int fd;
1683
1684         flags = READ_ONCE(s->sqe->flags);
1685         fd = READ_ONCE(s->sqe->fd);
1686
1687         if (!io_op_needs_file(s->sqe)) {
1688                 req->file = NULL;
1689                 return 0;
1690         }
1691
1692         if (flags & IOSQE_FIXED_FILE) {
1693                 if (unlikely(!ctx->user_files ||
1694                     (unsigned) fd >= ctx->nr_user_files))
1695                         return -EBADF;
1696                 req->file = ctx->user_files[fd];
1697                 req->flags |= REQ_F_FIXED_FILE;
1698         } else {
1699                 if (s->needs_fixed_file)
1700                         return -EBADF;
1701                 req->file = io_file_get(state, fd);
1702                 if (unlikely(!req->file))
1703                         return -EBADF;
1704         }
1705
1706         return 0;
1707 }
1708
1709 static int io_submit_sqe(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *s,
1710                          struct io_submit_state *state)
1711 {
1712         struct io_kiocb *req;
1713         int ret;
1714
1715         /* enforce forwards compatibility on users */
1716         if (unlikely(s->sqe->flags & ~IOSQE_FIXED_FILE))
1717                 return -EINVAL;
1718
1719         req = io_get_req(ctx, state);
1720         if (unlikely(!req))
1721                 return -EAGAIN;
1722
1723         ret = io_req_set_file(ctx, s, state, req);
1724         if (unlikely(ret))
1725                 goto out;
1726
1727         ret = __io_submit_sqe(ctx, req, s, true);
1728         if (ret == -EAGAIN && !(req->flags & REQ_F_NOWAIT)) {
1729                 struct io_uring_sqe *sqe_copy;
1730
1731                 sqe_copy = kmalloc(sizeof(*sqe_copy), GFP_KERNEL);
1732                 if (sqe_copy) {
1733                         struct async_list *list;
1734
1735                         memcpy(sqe_copy, s->sqe, sizeof(*sqe_copy));
1736                         s->sqe = sqe_copy;
1737
1738                         memcpy(&req->submit, s, sizeof(*s));
1739                         list = io_async_list_from_sqe(ctx, s->sqe);
1740                         if (!io_add_to_prev_work(list, req)) {
1741                                 if (list)
1742                                         atomic_inc(&list->cnt);
1743                                 INIT_WORK(&req->work, io_sq_wq_submit_work);
1744                                 queue_work(ctx->sqo_wq, &req->work);
1745                         }
1746
1747                         /*
1748                          * Queued up for async execution, worker will release
1749                          * submit reference when the iocb is actually
1750                          * submitted.
1751                          */
1752                         return 0;
1753                 }
1754         }
1755
1756 out:
1757         /* drop submission reference */
1758         io_put_req(req);
1759
1760         /* and drop final reference, if we failed */
1761         if (ret)
1762                 io_put_req(req);
1763
1764         return ret;
1765 }
1766
1767 /*
1768  * Batched submission is done, ensure local IO is flushed out.
1769  */
1770 static void io_submit_state_end(struct io_submit_state *state)
1771 {
1772         blk_finish_plug(&state->plug);
1773         io_file_put(state);
1774         if (state->free_reqs)
1775                 kmem_cache_free_bulk(req_cachep, state->free_reqs,
1776                                         &state->reqs[state->cur_req]);
1777 }
1778
1779 /*
1780  * Start submission side cache.
1781  */
1782 static void io_submit_state_start(struct io_submit_state *state,
1783                                   struct io_ring_ctx *ctx, unsigned max_ios)
1784 {
1785         blk_start_plug(&state->plug);
1786         state->free_reqs = 0;
1787         state->file = NULL;
1788         state->ios_left = max_ios;
1789 }
1790
1791 static void io_commit_sqring(struct io_ring_ctx *ctx)
1792 {
1793         struct io_sq_ring *ring = ctx->sq_ring;
1794
1795         if (ctx->cached_sq_head != READ_ONCE(ring->r.head)) {
1796                 /*
1797                  * Ensure any loads from the SQEs are done at this point,
1798                  * since once we write the new head, the application could
1799                  * write new data to them.
1800                  */
1801                 smp_store_release(&ring->r.head, ctx->cached_sq_head);
1802         }
1803 }
1804
1805 /*
1806  * Fetch an sqe, if one is available. Note that s->sqe will point to memory
1807  * that is mapped by userspace. This means that care needs to be taken to
1808  * ensure that reads are stable, as we cannot rely on userspace always
1809  * being a good citizen. If members of the sqe are validated and then later
1810  * used, it's important that those reads are done through READ_ONCE() to
1811  * prevent a re-load down the line.
1812  */
1813 static bool io_get_sqring(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *s)
1814 {
1815         struct io_sq_ring *ring = ctx->sq_ring;
1816         unsigned head;
1817
1818         /*
1819          * The cached sq head (or cq tail) serves two purposes:
1820          *
1821          * 1) allows us to batch the cost of updating the user visible
1822          *    head updates.
1823          * 2) allows the kernel side to track the head on its own, even
1824          *    though the application is the one updating it.
1825          */
1826         head = ctx->cached_sq_head;
1827         /* make sure SQ entry isn't read before tail */
1828         if (head == smp_load_acquire(&ring->r.tail))
1829                 return false;
1830
1831         head = READ_ONCE(ring->array[head & ctx->sq_mask]);
1832         if (head < ctx->sq_entries) {
1833                 s->index = head;
1834                 s->sqe = &ctx->sq_sqes[head];
1835                 ctx->cached_sq_head++;
1836                 return true;
1837         }
1838
1839         /* drop invalid entries */
1840         ctx->cached_sq_head++;
1841         ring->dropped++;
1842         return false;
1843 }
1844
1845 static int io_submit_sqes(struct io_ring_ctx *ctx, struct sqe_submit *sqes,
1846                           unsigned int nr, bool has_user, bool mm_fault)
1847 {
1848         struct io_submit_state state, *statep = NULL;
1849         int ret, i, submitted = 0;
1850
1851         if (nr > IO_PLUG_THRESHOLD) {
1852                 io_submit_state_start(&state, ctx, nr);
1853                 statep = &state;
1854         }
1855
1856         for (i = 0; i < nr; i++) {
1857                 if (unlikely(mm_fault)) {
1858                         ret = -EFAULT;
1859                 } else {
1860                         sqes[i].has_user = has_user;
1861                         sqes[i].needs_lock = true;
1862                         sqes[i].needs_fixed_file = true;
1863                         ret = io_submit_sqe(ctx, &sqes[i], statep);
1864                 }
1865                 if (!ret) {
1866                         submitted++;
1867                         continue;
1868                 }
1869
1870                 io_cqring_add_event(ctx, sqes[i].sqe->user_data, ret, 0);
1871         }
1872
1873         if (statep)
1874                 io_submit_state_end(&state);
1875
1876         return submitted;
1877 }
1878
1879 static int io_sq_thread(void *data)
1880 {
1881         struct sqe_submit sqes[IO_IOPOLL_BATCH];
1882         struct io_ring_ctx *ctx = data;
1883         struct mm_struct *cur_mm = NULL;
1884         mm_segment_t old_fs;
1885         DEFINE_WAIT(wait);
1886         unsigned inflight;
1887         unsigned long timeout;
1888
1889         old_fs = get_fs();
1890         set_fs(USER_DS);
1891
1892         timeout = inflight = 0;
1893         while (!kthread_should_stop() && !ctx->sqo_stop) {
1894                 bool all_fixed, mm_fault = false;
1895                 int i;
1896
1897                 if (inflight) {
1898                         unsigned nr_events = 0;
1899
1900                         if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
1901                                 /*
1902                                  * We disallow the app entering submit/complete
1903                                  * with polling, but we still need to lock the
1904                                  * ring to prevent racing with polled issue
1905                                  * that got punted to a workqueue.
1906                                  */
1907                                 mutex_lock(&ctx->uring_lock);
1908                                 io_iopoll_check(ctx, &nr_events, 0);
1909                                 mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
1910                         } else {
1911                                 /*
1912                                  * Normal IO, just pretend everything completed.
1913                                  * We don't have to poll completions for that.
1914                                  */
1915                                 nr_events = inflight;
1916                         }
1917
1918                         inflight -= nr_events;
1919                         if (!inflight)
1920                                 timeout = jiffies + ctx->sq_thread_idle;
1921                 }
1922
1923                 if (!io_get_sqring(ctx, &sqes[0])) {
1924                         /*
1925                          * We're polling. If we're within the defined idle
1926                          * period, then let us spin without work before going
1927                          * to sleep.
1928                          */
1929                         if (inflight || !time_after(jiffies, timeout)) {
1930                                 cpu_relax();
1931                                 continue;
1932                         }
1933
1934                         /*
1935                          * Drop cur_mm before scheduling, we can't hold it for
1936                          * long periods (or over schedule()). Do this before
1937                          * adding ourselves to the waitqueue, as the unuse/drop
1938                          * may sleep.
1939                          */
1940                         if (cur_mm) {
1941                                 unuse_mm(cur_mm);
1942                                 mmput(cur_mm);
1943                                 cur_mm = NULL;
1944                         }
1945
1946                         prepare_to_wait(&ctx->sqo_wait, &wait,
1947                                                 TASK_INTERRUPTIBLE);
1948
1949                         /* Tell userspace we may need a wakeup call */
1950                         ctx->sq_ring->flags |= IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
1951                         /* make sure to read SQ tail after writing flags */
1952                         smp_mb();
1953
1954                         if (!io_get_sqring(ctx, &sqes[0])) {
1955                                 if (kthread_should_stop()) {
1956                                         finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
1957                                         break;
1958                                 }
1959                                 if (signal_pending(current))
1960                                         flush_signals(current);
1961                                 schedule();
1962                                 finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
1963
1964                                 ctx->sq_ring->flags &= ~IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
1965                                 continue;
1966                         }
1967                         finish_wait(&ctx->sqo_wait, &wait);
1968
1969                         ctx->sq_ring->flags &= ~IORING_SQ_NEED_WAKEUP;
1970                 }
1971
1972                 i = 0;
1973                 all_fixed = true;
1974                 do {
1975                         if (all_fixed && io_sqe_needs_user(sqes[i].sqe))
1976                                 all_fixed = false;
1977
1978                         i++;
1979                         if (i == ARRAY_SIZE(sqes))
1980                                 break;
1981                 } while (io_get_sqring(ctx, &sqes[i]));
1982
1983                 /* Unless all new commands are FIXED regions, grab mm */
1984                 if (!all_fixed && !cur_mm) {
1985                         mm_fault = !mmget_not_zero(ctx->sqo_mm);
1986                         if (!mm_fault) {
1987                                 use_mm(ctx->sqo_mm);
1988                                 cur_mm = ctx->sqo_mm;
1989                         }
1990                 }
1991
1992                 inflight += io_submit_sqes(ctx, sqes, i, cur_mm != NULL,
1993                                                 mm_fault);
1994
1995                 /* Commit SQ ring head once we've consumed all SQEs */
1996                 io_commit_sqring(ctx);
1997         }
1998
1999         set_fs(old_fs);
2000         if (cur_mm) {
2001                 unuse_mm(cur_mm);
2002                 mmput(cur_mm);
2003         }
2004
2005         if (kthread_should_park())
2006                 kthread_parkme();
2007
2008         return 0;
2009 }
2010
2011 static int io_ring_submit(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int to_submit)
2012 {
2013         struct io_submit_state state, *statep = NULL;
2014         int i, submit = 0;
2015
2016         if (to_submit > IO_PLUG_THRESHOLD) {
2017                 io_submit_state_start(&state, ctx, to_submit);
2018                 statep = &state;
2019         }
2020
2021         for (i = 0; i < to_submit; i++) {
2022                 struct sqe_submit s;
2023                 int ret;
2024
2025                 if (!io_get_sqring(ctx, &s))
2026                         break;
2027
2028                 s.has_user = true;
2029                 s.needs_lock = false;
2030                 s.needs_fixed_file = false;
2031                 submit++;
2032
2033                 ret = io_submit_sqe(ctx, &s, statep);
2034                 if (ret)
2035                         io_cqring_add_event(ctx, s.sqe->user_data, ret, 0);
2036         }
2037         io_commit_sqring(ctx);
2038
2039         if (statep)
2040                 io_submit_state_end(statep);
2041
2042         return submit;
2043 }
2044
2045 static unsigned io_cqring_events(struct io_cq_ring *ring)
2046 {
2047         return READ_ONCE(ring->r.tail) - READ_ONCE(ring->r.head);
2048 }
2049
2050 /*
2051  * Wait until events become available, if we don't already have some. The
2052  * application must reap them itself, as they reside on the shared cq ring.
2053  */
2054 static int io_cqring_wait(struct io_ring_ctx *ctx, int min_events,
2055                           const sigset_t __user *sig, size_t sigsz)
2056 {
2057         struct io_cq_ring *ring = ctx->cq_ring;
2058         sigset_t ksigmask, sigsaved;
2059         DEFINE_WAIT(wait);
2060         int ret;
2061
2062         /* See comment at the top of this file */
2063         smp_rmb();
2064         if (io_cqring_events(ring) >= min_events)
2065                 return 0;
2066
2067         if (sig) {
2068 #ifdef CONFIG_COMPAT
2069                 if (in_compat_syscall())
2070                         ret = set_compat_user_sigmask((const compat_sigset_t __user *)sig,
2071                                                       &ksigmask, &sigsaved, sigsz);
2072                 else
2073 #endif
2074                         ret = set_user_sigmask(sig, &ksigmask,
2075                                                &sigsaved, sigsz);
2076
2077                 if (ret)
2078                         return ret;
2079         }
2080
2081         do {
2082                 prepare_to_wait(&ctx->wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
2083
2084                 ret = 0;
2085                 /* See comment at the top of this file */
2086                 smp_rmb();
2087                 if (io_cqring_events(ring) >= min_events)
2088                         break;
2089
2090                 schedule();
2091
2092                 ret = -EINTR;
2093                 if (signal_pending(current))
2094                         break;
2095         } while (1);
2096
2097         finish_wait(&ctx->wait, &wait);
2098
2099         if (sig)
2100                 restore_user_sigmask(sig, &sigsaved);
2101
2102         return READ_ONCE(ring->r.head) == READ_ONCE(ring->r.tail) ? ret : 0;
2103 }
2104
2105 static void __io_sqe_files_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
2106 {
2107 #if defined(CONFIG_UNIX)
2108         if (ctx->ring_sock) {
2109                 struct sock *sock = ctx->ring_sock->sk;
2110                 struct sk_buff *skb;
2111
2112                 while ((skb = skb_dequeue(&sock->sk_receive_queue)) != NULL)
2113                         kfree_skb(skb);
2114         }
2115 #else
2116         int i;
2117
2118         for (i = 0; i < ctx->nr_user_files; i++)
2119                 fput(ctx->user_files[i]);
2120 #endif
2121 }
2122
2123 static int io_sqe_files_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
2124 {
2125         if (!ctx->user_files)
2126                 return -ENXIO;
2127
2128         __io_sqe_files_unregister(ctx);
2129         kfree(ctx->user_files);
2130         ctx->user_files = NULL;
2131         ctx->nr_user_files = 0;
2132         return 0;
2133 }
2134
2135 static void io_sq_thread_stop(struct io_ring_ctx *ctx)
2136 {
2137         if (ctx->sqo_thread) {
2138                 ctx->sqo_stop = 1;
2139                 mb();
2140                 kthread_park(ctx->sqo_thread);
2141                 kthread_stop(ctx->sqo_thread);
2142                 ctx->sqo_thread = NULL;
2143         }
2144 }
2145
2146 static void io_finish_async(struct io_ring_ctx *ctx)
2147 {
2148         io_sq_thread_stop(ctx);
2149
2150         if (ctx->sqo_wq) {
2151                 destroy_workqueue(ctx->sqo_wq);
2152                 ctx->sqo_wq = NULL;
2153         }
2154 }
2155
2156 #if defined(CONFIG_UNIX)
2157 static void io_destruct_skb(struct sk_buff *skb)
2158 {
2159         struct io_ring_ctx *ctx = skb->sk->sk_user_data;
2160
2161         io_finish_async(ctx);
2162         unix_destruct_scm(skb);
2163 }
2164
2165 /*
2166  * Ensure the UNIX gc is aware of our file set, so we are certain that
2167  * the io_uring can be safely unregistered on process exit, even if we have
2168  * loops in the file referencing.
2169  */
2170 static int __io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx, int nr, int offset)
2171 {
2172         struct sock *sk = ctx->ring_sock->sk;
2173         struct scm_fp_list *fpl;
2174         struct sk_buff *skb;
2175         int i;
2176
2177         if (!capable(CAP_SYS_RESOURCE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
2178                 unsigned long inflight = ctx->user->unix_inflight + nr;
2179
2180                 if (inflight > task_rlimit(current, RLIMIT_NOFILE))
2181                         return -EMFILE;
2182         }
2183
2184         fpl = kzalloc(sizeof(*fpl), GFP_KERNEL);
2185         if (!fpl)
2186                 return -ENOMEM;
2187
2188         skb = alloc_skb(0, GFP_KERNEL);
2189         if (!skb) {
2190                 kfree(fpl);
2191                 return -ENOMEM;
2192         }
2193
2194         skb->sk = sk;
2195         skb->destructor = io_destruct_skb;
2196
2197         fpl->user = get_uid(ctx->user);
2198         for (i = 0; i < nr; i++) {
2199                 fpl->fp[i] = get_file(ctx->user_files[i + offset]);
2200                 unix_inflight(fpl->user, fpl->fp[i]);
2201         }
2202
2203         fpl->max = fpl->count = nr;
2204         UNIXCB(skb).fp = fpl;
2205         refcount_add(skb->truesize, &sk->sk_wmem_alloc);
2206         skb_queue_head(&sk->sk_receive_queue, skb);
2207
2208         for (i = 0; i < nr; i++)
2209                 fput(fpl->fp[i]);
2210
2211         return 0;
2212 }
2213
2214 /*
2215  * If UNIX sockets are enabled, fd passing can cause a reference cycle which
2216  * causes regular reference counting to break down. We rely on the UNIX
2217  * garbage collection to take care of this problem for us.
2218  */
2219 static int io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx)
2220 {
2221         unsigned left, total;
2222         int ret = 0;
2223
2224         total = 0;
2225         left = ctx->nr_user_files;
2226         while (left) {
2227                 unsigned this_files = min_t(unsigned, left, SCM_MAX_FD);
2228                 int ret;
2229
2230                 ret = __io_sqe_files_scm(ctx, this_files, total);
2231                 if (ret)
2232                         break;
2233                 left -= this_files;
2234                 total += this_files;
2235         }
2236
2237         if (!ret)
2238                 return 0;
2239
2240         while (total < ctx->nr_user_files) {
2241                 fput(ctx->user_files[total]);
2242                 total++;
2243         }
2244
2245         return ret;
2246 }
2247 #else
2248 static int io_sqe_files_scm(struct io_ring_ctx *ctx)
2249 {
2250         return 0;
2251 }
2252 #endif
2253
2254 static int io_sqe_files_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg,
2255                                  unsigned nr_args)
2256 {
2257         __s32 __user *fds = (__s32 __user *) arg;
2258         int fd, ret = 0;
2259         unsigned i;
2260
2261         if (ctx->user_files)
2262                 return -EBUSY;
2263         if (!nr_args)
2264                 return -EINVAL;
2265         if (nr_args > IORING_MAX_FIXED_FILES)
2266                 return -EMFILE;
2267
2268         ctx->user_files = kcalloc(nr_args, sizeof(struct file *), GFP_KERNEL);
2269         if (!ctx->user_files)
2270                 return -ENOMEM;
2271
2272         for (i = 0; i < nr_args; i++) {
2273                 ret = -EFAULT;
2274                 if (copy_from_user(&fd, &fds[i], sizeof(fd)))
2275                         break;
2276
2277                 ctx->user_files[i] = fget(fd);
2278
2279                 ret = -EBADF;
2280                 if (!ctx->user_files[i])
2281                         break;
2282                 /*
2283                  * Don't allow io_uring instances to be registered. If UNIX
2284                  * isn't enabled, then this causes a reference cycle and this
2285                  * instance can never get freed. If UNIX is enabled we'll
2286                  * handle it just fine, but there's still no point in allowing
2287                  * a ring fd as it doesn't support regular read/write anyway.
2288                  */
2289                 if (ctx->user_files[i]->f_op == &io_uring_fops) {
2290                         fput(ctx->user_files[i]);
2291                         break;
2292                 }
2293                 ctx->nr_user_files++;
2294                 ret = 0;
2295         }
2296
2297         if (ret) {
2298                 for (i = 0; i < ctx->nr_user_files; i++)
2299                         fput(ctx->user_files[i]);
2300
2301                 kfree(ctx->user_files);
2302                 ctx->user_files = NULL;
2303                 ctx->nr_user_files = 0;
2304                 return ret;
2305         }
2306
2307         ret = io_sqe_files_scm(ctx);
2308         if (ret)
2309                 io_sqe_files_unregister(ctx);
2310
2311         return ret;
2312 }
2313
2314 static int io_sq_offload_start(struct io_ring_ctx *ctx,
2315                                struct io_uring_params *p)
2316 {
2317         int ret;
2318
2319         init_waitqueue_head(&ctx->sqo_wait);
2320         mmgrab(current->mm);
2321         ctx->sqo_mm = current->mm;
2322
2323         if (ctx->flags & IORING_SETUP_SQPOLL) {
2324                 ret = -EPERM;
2325                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
2326                         goto err;
2327
2328                 ctx->sq_thread_idle = msecs_to_jiffies(p->sq_thread_idle);
2329                 if (!ctx->sq_thread_idle)
2330                         ctx->sq_thread_idle = HZ;
2331
2332                 if (p->flags & IORING_SETUP_SQ_AFF) {
2333                         int cpu = array_index_nospec(p->sq_thread_cpu,
2334                                                         nr_cpu_ids);
2335
2336                         ret = -EINVAL;
2337                         if (!cpu_possible(cpu))
2338                                 goto err;
2339
2340                         ctx->sqo_thread = kthread_create_on_cpu(io_sq_thread,
2341                                                         ctx, cpu,
2342                                                         "io_uring-sq");
2343                 } else {
2344                         ctx->sqo_thread = kthread_create(io_sq_thread, ctx,
2345                                                         "io_uring-sq");
2346                 }
2347                 if (IS_ERR(ctx->sqo_thread)) {
2348                         ret = PTR_ERR(ctx->sqo_thread);
2349                         ctx->sqo_thread = NULL;
2350                         goto err;
2351                 }
2352                 wake_up_process(ctx->sqo_thread);
2353         } else if (p->flags & IORING_SETUP_SQ_AFF) {
2354                 /* Can't have SQ_AFF without SQPOLL */
2355                 ret = -EINVAL;
2356                 goto err;
2357         }
2358
2359         /* Do QD, or 2 * CPUS, whatever is smallest */
2360         ctx->sqo_wq = alloc_workqueue("io_ring-wq", WQ_UNBOUND | WQ_FREEZABLE,
2361                         min(ctx->sq_entries - 1, 2 * num_online_cpus()));
2362         if (!ctx->sqo_wq) {
2363                 ret = -ENOMEM;
2364                 goto err;
2365         }
2366
2367         return 0;
2368 err:
2369         io_sq_thread_stop(ctx);
2370         mmdrop(ctx->sqo_mm);
2371         ctx->sqo_mm = NULL;
2372         return ret;
2373 }
2374
2375 static void io_unaccount_mem(struct user_struct *user, unsigned long nr_pages)
2376 {
2377         atomic_long_sub(nr_pages, &user->locked_vm);
2378 }
2379
2380 static int io_account_mem(struct user_struct *user, unsigned long nr_pages)
2381 {
2382         unsigned long page_limit, cur_pages, new_pages;
2383
2384         /* Don't allow more pages than we can safely lock */
2385         page_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
2386
2387         do {
2388                 cur_pages = atomic_long_read(&user->locked_vm);
2389                 new_pages = cur_pages + nr_pages;
2390                 if (new_pages > page_limit)
2391                         return -ENOMEM;
2392         } while (atomic_long_cmpxchg(&user->locked_vm, cur_pages,
2393                                         new_pages) != cur_pages);
2394
2395         return 0;
2396 }
2397
2398 static void io_mem_free(void *ptr)
2399 {
2400         struct page *page;
2401
2402         if (!ptr)
2403                 return;
2404
2405         page = virt_to_head_page(ptr);
2406         if (put_page_testzero(page))
2407                 free_compound_page(page);
2408 }
2409
2410 static void *io_mem_alloc(size_t size)
2411 {
2412         gfp_t gfp_flags = GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | __GFP_NOWARN | __GFP_COMP |
2413                                 __GFP_NORETRY;
2414
2415         return (void *) __get_free_pages(gfp_flags, get_order(size));
2416 }
2417
2418 static unsigned long ring_pages(unsigned sq_entries, unsigned cq_entries)
2419 {
2420         struct io_sq_ring *sq_ring;
2421         struct io_cq_ring *cq_ring;
2422         size_t bytes;
2423
2424         bytes = struct_size(sq_ring, array, sq_entries);
2425         bytes += array_size(sizeof(struct io_uring_sqe), sq_entries);
2426         bytes += struct_size(cq_ring, cqes, cq_entries);
2427
2428         return (bytes + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
2429 }
2430
2431 static int io_sqe_buffer_unregister(struct io_ring_ctx *ctx)
2432 {
2433         int i, j;
2434
2435         if (!ctx->user_bufs)
2436                 return -ENXIO;
2437
2438         for (i = 0; i < ctx->nr_user_bufs; i++) {
2439                 struct io_mapped_ubuf *imu = &ctx->user_bufs[i];
2440
2441                 for (j = 0; j < imu->nr_bvecs; j++)
2442                         put_page(imu->bvec[j].bv_page);
2443
2444                 if (ctx->account_mem)
2445                         io_unaccount_mem(ctx->user, imu->nr_bvecs);
2446                 kvfree(imu->bvec);
2447                 imu->nr_bvecs = 0;
2448         }
2449
2450         kfree(ctx->user_bufs);
2451         ctx->user_bufs = NULL;
2452         ctx->nr_user_bufs = 0;
2453         return 0;
2454 }
2455
2456 static int io_copy_iov(struct io_ring_ctx *ctx, struct iovec *dst,
2457                        void __user *arg, unsigned index)
2458 {
2459         struct iovec __user *src;
2460
2461 #ifdef CONFIG_COMPAT
2462         if (ctx->compat) {
2463                 struct compat_iovec __user *ciovs;
2464                 struct compat_iovec ciov;
2465
2466                 ciovs = (struct compat_iovec __user *) arg;
2467                 if (copy_from_user(&ciov, &ciovs[index], sizeof(ciov)))
2468                         return -EFAULT;
2469
2470                 dst->iov_base = (void __user *) (unsigned long) ciov.iov_base;
2471                 dst->iov_len = ciov.iov_len;
2472                 return 0;
2473         }
2474 #endif
2475         src = (struct iovec __user *) arg;
2476         if (copy_from_user(dst, &src[index], sizeof(*dst)))
2477                 return -EFAULT;
2478         return 0;
2479 }
2480
2481 static int io_sqe_buffer_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg,
2482                                   unsigned nr_args)
2483 {
2484         struct vm_area_struct **vmas = NULL;
2485         struct page **pages = NULL;
2486         int i, j, got_pages = 0;
2487         int ret = -EINVAL;
2488
2489         if (ctx->user_bufs)
2490                 return -EBUSY;
2491         if (!nr_args || nr_args > UIO_MAXIOV)
2492                 return -EINVAL;
2493
2494         ctx->user_bufs = kcalloc(nr_args, sizeof(struct io_mapped_ubuf),
2495                                         GFP_KERNEL);
2496         if (!ctx->user_bufs)
2497                 return -ENOMEM;
2498
2499         for (i = 0; i < nr_args; i++) {
2500                 struct io_mapped_ubuf *imu = &ctx->user_bufs[i];
2501                 unsigned long off, start, end, ubuf;
2502                 int pret, nr_pages;
2503                 struct iovec iov;
2504                 size_t size;
2505
2506                 ret = io_copy_iov(ctx, &iov, arg, i);
2507                 if (ret)
2508                         break;
2509
2510                 /*
2511                  * Don't impose further limits on the size and buffer
2512                  * constraints here, we'll -EINVAL later when IO is
2513                  * submitted if they are wrong.
2514                  */
2515                 ret = -EFAULT;
2516                 if (!iov.iov_base || !iov.iov_len)
2517                         goto err;
2518
2519                 /* arbitrary limit, but we need something */
2520                 if (iov.iov_len > SZ_1G)
2521                         goto err;
2522
2523                 ubuf = (unsigned long) iov.iov_base;
2524                 end = (ubuf + iov.iov_len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
2525                 start = ubuf >> PAGE_SHIFT;
2526                 nr_pages = end - start;
2527
2528                 if (ctx->account_mem) {
2529                         ret = io_account_mem(ctx->user, nr_pages);
2530                         if (ret)
2531                                 goto err;
2532                 }
2533
2534                 ret = 0;
2535                 if (!pages || nr_pages > got_pages) {
2536                         kfree(vmas);
2537                         kfree(pages);
2538                         pages = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct page *),
2539                                                 GFP_KERNEL);
2540                         vmas = kvmalloc_array(nr_pages,
2541                                         sizeof(struct vm_area_struct *),
2542                                         GFP_KERNEL);
2543                         if (!pages || !vmas) {
2544                                 ret = -ENOMEM;
2545                                 if (ctx->account_mem)
2546                                         io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
2547                                 goto err;
2548                         }
2549                         got_pages = nr_pages;
2550                 }
2551
2552                 imu->bvec = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct bio_vec),
2553                                                 GFP_KERNEL);
2554                 ret = -ENOMEM;
2555                 if (!imu->bvec) {
2556                         if (ctx->account_mem)
2557                                 io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
2558                         goto err;
2559                 }
2560
2561                 ret = 0;
2562                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2563                 pret = get_user_pages_longterm(ubuf, nr_pages, FOLL_WRITE,
2564                                                 pages, vmas);
2565                 if (pret == nr_pages) {
2566                         /* don't support file backed memory */
2567                         for (j = 0; j < nr_pages; j++) {
2568                                 struct vm_area_struct *vma = vmas[j];
2569
2570                                 if (vma->vm_file &&
2571                                     !is_file_hugepages(vma->vm_file)) {
2572                                         ret = -EOPNOTSUPP;
2573                                         break;
2574                                 }
2575                         }
2576                 } else {
2577                         ret = pret < 0 ? pret : -EFAULT;
2578                 }
2579                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2580                 if (ret) {
2581                         /*
2582                          * if we did partial map, or found file backed vmas,
2583                          * release any pages we did get
2584                          */
2585                         if (pret > 0) {
2586                                 for (j = 0; j < pret; j++)
2587                                         put_page(pages[j]);
2588                         }
2589                         if (ctx->account_mem)
2590                                 io_unaccount_mem(ctx->user, nr_pages);
2591                         kvfree(imu->bvec);
2592                         goto err;
2593                 }
2594
2595                 off = ubuf & ~PAGE_MASK;
2596                 size = iov.iov_len;
2597                 for (j = 0; j < nr_pages; j++) {
2598                         size_t vec_len;
2599
2600                         vec_len = min_t(size_t, size, PAGE_SIZE - off);
2601                         imu->bvec[j].bv_page = pages[j];
2602                         imu->bvec[j].bv_len = vec_len;
2603                         imu->bvec[j].bv_offset = off;
2604                         off = 0;
2605                         size -= vec_len;
2606                 }
2607                 /* store original address for later verification */
2608                 imu->ubuf = ubuf;
2609                 imu->len = iov.iov_len;
2610                 imu->nr_bvecs = nr_pages;
2611
2612                 ctx->nr_user_bufs++;
2613         }
2614         kvfree(pages);
2615         kvfree(vmas);
2616         return 0;
2617 err:
2618         kvfree(pages);
2619         kvfree(vmas);
2620         io_sqe_buffer_unregister(ctx);
2621         return ret;
2622 }
2623
2624 static void io_ring_ctx_free(struct io_ring_ctx *ctx)
2625 {
2626         io_finish_async(ctx);
2627         if (ctx->sqo_mm)
2628                 mmdrop(ctx->sqo_mm);
2629
2630         io_iopoll_reap_events(ctx);
2631         io_sqe_buffer_unregister(ctx);
2632         io_sqe_files_unregister(ctx);
2633
2634 #if defined(CONFIG_UNIX)
2635         if (ctx->ring_sock)
2636                 sock_release(ctx->ring_sock);
2637 #endif
2638
2639         io_mem_free(ctx->sq_ring);
2640         io_mem_free(ctx->sq_sqes);
2641         io_mem_free(ctx->cq_ring);
2642
2643         percpu_ref_exit(&ctx->refs);
2644         if (ctx->account_mem)
2645                 io_unaccount_mem(ctx->user,
2646                                 ring_pages(ctx->sq_entries, ctx->cq_entries));
2647         free_uid(ctx->user);
2648         kfree(ctx);
2649 }
2650
2651 static __poll_t io_uring_poll(struct file *file, poll_table *wait)
2652 {
2653         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
2654         __poll_t mask = 0;
2655
2656         poll_wait(file, &ctx->cq_wait, wait);
2657         /*
2658          * synchronizes with barrier from wq_has_sleeper call in
2659          * io_commit_cqring
2660          */
2661         smp_rmb();
2662         if (READ_ONCE(ctx->sq_ring->r.tail) - ctx->cached_sq_head !=
2663             ctx->sq_ring->ring_entries)
2664                 mask |= EPOLLOUT | EPOLLWRNORM;
2665         if (READ_ONCE(ctx->cq_ring->r.head) != ctx->cached_cq_tail)
2666                 mask |= EPOLLIN | EPOLLRDNORM;
2667
2668         return mask;
2669 }
2670
2671 static int io_uring_fasync(int fd, struct file *file, int on)
2672 {
2673         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
2674
2675         return fasync_helper(fd, file, on, &ctx->cq_fasync);
2676 }
2677
2678 static void io_ring_ctx_wait_and_kill(struct io_ring_ctx *ctx)
2679 {
2680         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
2681         percpu_ref_kill(&ctx->refs);
2682         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
2683
2684         io_poll_remove_all(ctx);
2685         io_iopoll_reap_events(ctx);
2686         wait_for_completion(&ctx->ctx_done);
2687         io_ring_ctx_free(ctx);
2688 }
2689
2690 static int io_uring_release(struct inode *inode, struct file *file)
2691 {
2692         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
2693
2694         file->private_data = NULL;
2695         io_ring_ctx_wait_and_kill(ctx);
2696         return 0;
2697 }
2698
2699 static int io_uring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
2700 {
2701         loff_t offset = (loff_t) vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
2702         unsigned long sz = vma->vm_end - vma->vm_start;
2703         struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
2704         unsigned long pfn;
2705         struct page *page;
2706         void *ptr;
2707
2708         switch (offset) {
2709         case IORING_OFF_SQ_RING:
2710                 ptr = ctx->sq_ring;
2711                 break;
2712         case IORING_OFF_SQES:
2713                 ptr = ctx->sq_sqes;
2714                 break;
2715         case IORING_OFF_CQ_RING:
2716                 ptr = ctx->cq_ring;
2717                 break;
2718         default:
2719                 return -EINVAL;
2720         }
2721
2722         page = virt_to_head_page(ptr);
2723         if (sz > (PAGE_SIZE << compound_order(page)))
2724                 return -EINVAL;
2725
2726         pfn = virt_to_phys(ptr) >> PAGE_SHIFT;
2727         return remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, sz, vma->vm_page_prot);
2728 }
2729
2730 SYSCALL_DEFINE6(io_uring_enter, unsigned int, fd, u32, to_submit,
2731                 u32, min_complete, u32, flags, const sigset_t __user *, sig,
2732                 size_t, sigsz)
2733 {
2734         struct io_ring_ctx *ctx;
2735         long ret = -EBADF;
2736         int submitted = 0;
2737         struct fd f;
2738
2739         if (flags & ~(IORING_ENTER_GETEVENTS | IORING_ENTER_SQ_WAKEUP))
2740                 return -EINVAL;
2741
2742         f = fdget(fd);
2743         if (!f.file)
2744                 return -EBADF;
2745
2746         ret = -EOPNOTSUPP;
2747         if (f.file->f_op != &io_uring_fops)
2748                 goto out_fput;
2749
2750         ret = -ENXIO;
2751         ctx = f.file->private_data;
2752         if (!percpu_ref_tryget(&ctx->refs))
2753                 goto out_fput;
2754
2755         /*
2756          * For SQ polling, the thread will do all submissions and completions.
2757          * Just return the requested submit count, and wake the thread if
2758          * we were asked to.
2759          */
2760         if (ctx->flags & IORING_SETUP_SQPOLL) {
2761                 if (flags & IORING_ENTER_SQ_WAKEUP)
2762                         wake_up(&ctx->sqo_wait);
2763                 submitted = to_submit;
2764                 goto out_ctx;
2765         }
2766
2767         ret = 0;
2768         if (to_submit) {
2769                 to_submit = min(to_submit, ctx->sq_entries);
2770
2771                 mutex_lock(&ctx->uring_lock);
2772                 submitted = io_ring_submit(ctx, to_submit);
2773                 mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
2774         }
2775         if (flags & IORING_ENTER_GETEVENTS) {
2776                 unsigned nr_events = 0;
2777
2778                 min_complete = min(min_complete, ctx->cq_entries);
2779
2780                 if (ctx->flags & IORING_SETUP_IOPOLL) {
2781                         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
2782                         ret = io_iopoll_check(ctx, &nr_events, min_complete);
2783                         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
2784                 } else {
2785                         ret = io_cqring_wait(ctx, min_complete, sig, sigsz);
2786                 }
2787         }
2788
2789 out_ctx:
2790         io_ring_drop_ctx_refs(ctx, 1);
2791 out_fput:
2792         fdput(f);
2793         return submitted ? submitted : ret;
2794 }
2795
2796 static const struct file_operations io_uring_fops = {
2797         .release        = io_uring_release,
2798         .mmap           = io_uring_mmap,
2799         .poll           = io_uring_poll,
2800         .fasync         = io_uring_fasync,
2801 };
2802
2803 static int io_allocate_scq_urings(struct io_ring_ctx *ctx,
2804                                   struct io_uring_params *p)
2805 {
2806         struct io_sq_ring *sq_ring;
2807         struct io_cq_ring *cq_ring;
2808         size_t size;
2809
2810         sq_ring = io_mem_alloc(struct_size(sq_ring, array, p->sq_entries));
2811         if (!sq_ring)
2812                 return -ENOMEM;
2813
2814         ctx->sq_ring = sq_ring;
2815         sq_ring->ring_mask = p->sq_entries - 1;
2816         sq_ring->ring_entries = p->sq_entries;
2817         ctx->sq_mask = sq_ring->ring_mask;
2818         ctx->sq_entries = sq_ring->ring_entries;
2819
2820         size = array_size(sizeof(struct io_uring_sqe), p->sq_entries);
2821         if (size == SIZE_MAX)
2822                 return -EOVERFLOW;
2823
2824         ctx->sq_sqes = io_mem_alloc(size);
2825         if (!ctx->sq_sqes)
2826                 return -ENOMEM;
2827
2828         cq_ring = io_mem_alloc(struct_size(cq_ring, cqes, p->cq_entries));
2829         if (!cq_ring)
2830                 return -ENOMEM;
2831
2832         ctx->cq_ring = cq_ring;
2833         cq_ring->ring_mask = p->cq_entries - 1;
2834         cq_ring->ring_entries = p->cq_entries;
2835         ctx->cq_mask = cq_ring->ring_mask;
2836         ctx->cq_entries = cq_ring->ring_entries;
2837         return 0;
2838 }
2839
2840 /*
2841  * Allocate an anonymous fd, this is what constitutes the application
2842  * visible backing of an io_uring instance. The application mmaps this
2843  * fd to gain access to the SQ/CQ ring details. If UNIX sockets are enabled,
2844  * we have to tie this fd to a socket for file garbage collection purposes.
2845  */
2846 static int io_uring_get_fd(struct io_ring_ctx *ctx)
2847 {
2848         struct file *file;
2849         int ret;
2850
2851 #if defined(CONFIG_UNIX)
2852         ret = sock_create_kern(&init_net, PF_UNIX, SOCK_RAW, IPPROTO_IP,
2853                                 &ctx->ring_sock);
2854         if (ret)
2855                 return ret;
2856 #endif
2857
2858         ret = get_unused_fd_flags(O_RDWR | O_CLOEXEC);
2859         if (ret < 0)
2860                 goto err;
2861
2862         file = anon_inode_getfile("[io_uring]", &io_uring_fops, ctx,
2863                                         O_RDWR | O_CLOEXEC);
2864         if (IS_ERR(file)) {
2865                 put_unused_fd(ret);
2866                 ret = PTR_ERR(file);
2867                 goto err;
2868         }
2869
2870 #if defined(CONFIG_UNIX)
2871         ctx->ring_sock->file = file;
2872         ctx->ring_sock->sk->sk_user_data = ctx;
2873 #endif
2874         fd_install(ret, file);
2875         return ret;
2876 err:
2877 #if defined(CONFIG_UNIX)
2878         sock_release(ctx->ring_sock);
2879         ctx->ring_sock = NULL;
2880 #endif
2881         return ret;
2882 }
2883
2884 static int io_uring_create(unsigned entries, struct io_uring_params *p)
2885 {
2886         struct user_struct *user = NULL;
2887         struct io_ring_ctx *ctx;
2888         bool account_mem;
2889         int ret;
2890
2891         if (!entries || entries > IORING_MAX_ENTRIES)
2892                 return -EINVAL;
2893
2894         /*
2895          * Use twice as many entries for the CQ ring. It's possible for the
2896          * application to drive a higher depth than the size of the SQ ring,
2897          * since the sqes are only used at submission time. This allows for
2898          * some flexibility in overcommitting a bit.
2899          */
2900         p->sq_entries = roundup_pow_of_two(entries);
2901         p->cq_entries = 2 * p->sq_entries;
2902
2903         user = get_uid(current_user());
2904         account_mem = !capable(CAP_IPC_LOCK);
2905
2906         if (account_mem) {
2907                 ret = io_account_mem(user,
2908                                 ring_pages(p->sq_entries, p->cq_entries));
2909                 if (ret) {
2910                         free_uid(user);
2911                         return ret;
2912                 }
2913         }
2914
2915         ctx = io_ring_ctx_alloc(p);
2916         if (!ctx) {
2917                 if (account_mem)
2918                         io_unaccount_mem(user, ring_pages(p->sq_entries,
2919                                                                 p->cq_entries));
2920                 free_uid(user);
2921                 return -ENOMEM;
2922         }
2923         ctx->compat = in_compat_syscall();
2924         ctx->account_mem = account_mem;
2925         ctx->user = user;
2926
2927         ret = io_allocate_scq_urings(ctx, p);
2928         if (ret)
2929                 goto err;
2930
2931         ret = io_sq_offload_start(ctx, p);
2932         if (ret)
2933                 goto err;
2934
2935         ret = io_uring_get_fd(ctx);
2936         if (ret < 0)
2937                 goto err;
2938
2939         memset(&p->sq_off, 0, sizeof(p->sq_off));
2940         p->sq_off.head = offsetof(struct io_sq_ring, r.head);
2941         p->sq_off.tail = offsetof(struct io_sq_ring, r.tail);
2942         p->sq_off.ring_mask = offsetof(struct io_sq_ring, ring_mask);
2943         p->sq_off.ring_entries = offsetof(struct io_sq_ring, ring_entries);
2944         p->sq_off.flags = offsetof(struct io_sq_ring, flags);
2945         p->sq_off.dropped = offsetof(struct io_sq_ring, dropped);
2946         p->sq_off.array = offsetof(struct io_sq_ring, array);
2947
2948         memset(&p->cq_off, 0, sizeof(p->cq_off));
2949         p->cq_off.head = offsetof(struct io_cq_ring, r.head);
2950         p->cq_off.tail = offsetof(struct io_cq_ring, r.tail);
2951         p->cq_off.ring_mask = offsetof(struct io_cq_ring, ring_mask);
2952         p->cq_off.ring_entries = offsetof(struct io_cq_ring, ring_entries);
2953         p->cq_off.overflow = offsetof(struct io_cq_ring, overflow);
2954         p->cq_off.cqes = offsetof(struct io_cq_ring, cqes);
2955         return ret;
2956 err:
2957         io_ring_ctx_wait_and_kill(ctx);
2958         return ret;
2959 }
2960
2961 /*
2962  * Sets up an aio uring context, and returns the fd. Applications asks for a
2963  * ring size, we return the actual sq/cq ring sizes (among other things) in the
2964  * params structure passed in.
2965  */
2966 static long io_uring_setup(u32 entries, struct io_uring_params __user *params)
2967 {
2968         struct io_uring_params p;
2969         long ret;
2970         int i;
2971
2972         if (copy_from_user(&p, params, sizeof(p)))
2973                 return -EFAULT;
2974         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(p.resv); i++) {
2975                 if (p.resv[i])
2976                         return -EINVAL;
2977         }
2978
2979         if (p.flags & ~(IORING_SETUP_IOPOLL | IORING_SETUP_SQPOLL |
2980                         IORING_SETUP_SQ_AFF))
2981                 return -EINVAL;
2982
2983         ret = io_uring_create(entries, &p);
2984         if (ret < 0)
2985                 return ret;
2986
2987         if (copy_to_user(params, &p, sizeof(p)))
2988                 return -EFAULT;
2989
2990         return ret;
2991 }
2992
2993 SYSCALL_DEFINE2(io_uring_setup, u32, entries,
2994                 struct io_uring_params __user *, params)
2995 {
2996         return io_uring_setup(entries, params);
2997 }
2998
2999 static int __io_uring_register(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned opcode,
3000                                void __user *arg, unsigned nr_args)
3001         __releases(ctx->uring_lock)
3002         __acquires(ctx->uring_lock)
3003 {
3004         int ret;
3005
3006         /*
3007          * We're inside the ring mutex, if the ref is already dying, then
3008          * someone else killed the ctx or is already going through
3009          * io_uring_register().
3010          */
3011         if (percpu_ref_is_dying(&ctx->refs))
3012                 return -ENXIO;
3013
3014         percpu_ref_kill(&ctx->refs);
3015
3016         /*
3017          * Drop uring mutex before waiting for references to exit. If another
3018          * thread is currently inside io_uring_enter() it might need to grab
3019          * the uring_lock to make progress. If we hold it here across the drain
3020          * wait, then we can deadlock. It's safe to drop the mutex here, since
3021          * no new references will come in after we've killed the percpu ref.
3022          */
3023         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3024         wait_for_completion(&ctx->ctx_done);
3025         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3026
3027         switch (opcode) {
3028         case IORING_REGISTER_BUFFERS:
3029                 ret = io_sqe_buffer_register(ctx, arg, nr_args);
3030                 break;
3031         case IORING_UNREGISTER_BUFFERS:
3032                 ret = -EINVAL;
3033                 if (arg || nr_args)
3034                         break;
3035                 ret = io_sqe_buffer_unregister(ctx);
3036                 break;
3037         case IORING_REGISTER_FILES:
3038                 ret = io_sqe_files_register(ctx, arg, nr_args);
3039                 break;
3040         case IORING_UNREGISTER_FILES:
3041                 ret = -EINVAL;
3042                 if (arg || nr_args)
3043                         break;
3044                 ret = io_sqe_files_unregister(ctx);
3045                 break;
3046         default:
3047                 ret = -EINVAL;
3048                 break;
3049         }
3050
3051         /* bring the ctx back to life */
3052         reinit_completion(&ctx->ctx_done);
3053         percpu_ref_reinit(&ctx->refs);
3054         return ret;
3055 }
3056
3057 SYSCALL_DEFINE4(io_uring_register, unsigned int, fd, unsigned int, opcode,
3058                 void __user *, arg, unsigned int, nr_args)
3059 {
3060         struct io_ring_ctx *ctx;
3061         long ret = -EBADF;
3062         struct fd f;
3063
3064         f = fdget(fd);
3065         if (!f.file)
3066                 return -EBADF;
3067
3068         ret = -EOPNOTSUPP;
3069         if (f.file->f_op != &io_uring_fops)
3070                 goto out_fput;
3071
3072         ctx = f.file->private_data;
3073
3074         mutex_lock(&ctx->uring_lock);
3075         ret = __io_uring_register(ctx, opcode, arg, nr_args);
3076         mutex_unlock(&ctx->uring_lock);
3077 out_fput:
3078         fdput(f);
3079         return ret;
3080 }
3081
3082 static int __init io_uring_init(void)
3083 {
3084         req_cachep = KMEM_CACHE(io_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC);
3085         return 0;
3086 };
3087 __initcall(io_uring_init);