drivers/block/loop.c

   1 /*
   2  *  linux/drivers/block/loop.c
   3  *
   4  *  Written by Theodore Ts'o, 3/29/93
   5  *
   6  * Copyright 1993 by Theodore Ts'o.  Redistribution of this file is
   7  * permitted under the GNU General Public License.
   8  *
   9  * DES encryption plus some minor changes by Werner Almesberger, 30-MAY-1993
  10  * more DES encryption plus IDEA encryption by Nicholas J. Leon, June 20, 1996
  11  *
  12  * Modularized and updated for 1.1.16 kernel - Mitch Dsouza 28th May 1994
  13  * Adapted for 1.3.59 kernel - Andries Brouwer, 1 Feb 1996
  14  *
  15  * Fixed do_loop_request() re-entrancy - Vincent.Renardias@waw.com Mar 20, 1997
  16  *
  17  * Added devfs support - Richard Gooch <rgooch@atnf.csiro.au> 16-Jan-1998
  18  *
  19  * Handle sparse backing files correctly - Kenn Humborg, Jun 28, 1998
  20  *
  21  * Loadable modules and other fixes by AK, 1998
  22  *
  23  * Make real block number available to downstream transfer functions, enables
  24  * CBC (and relatives) mode encryption requiring unique IVs per data block.
  25  * Reed H. Petty, rhp@draper.net
  26  *
  27  * Maximum number of loop devices now dynamic via max_loop module parameter.
  28  * Russell Kroll <rkroll@exploits.org> 19990701
  29  *
  30  * Maximum number of loop devices when compiled-in now selectable by passing
  31  * max_loop=<1-255> to the kernel on boot.
  32  * Erik I. Bolsø, <eriki@himolde.no>, Oct 31, 1999
  33  *
  34  * Completely rewrite request handling to be make_request_fn style and
  35  * non blocking, pushing work to a helper thread. Lots of fixes from
  36  * Al Viro too.
  37  * Jens Axboe <axboe@suse.de>, Nov 2000
  38  *
  39  * Support up to 256 loop devices
  40  * Heinz Mauelshagen <mge@sistina.com>, Feb 2002
  41  *
  42  * Support for falling back on the write file operation when the address space
  43  * operations write_begin is not available on the backing filesystem.
  44  * Anton Altaparmakov, 16 Feb 2005
  45  *
  46  * Still To Fix:
  47  * - Advisory locking is ignored here.
  48  * - Should use an own CAP_* category instead of CAP_SYS_ADMIN
  49  *
  50  */
  51
  52 #include <linux/module.h>
  53 #include <linux/moduleparam.h>
  54 #include <linux/sched.h>
  55 #include <linux/fs.h>
  56 #include <linux/file.h>
  57 #include <linux/stat.h>
  58 #include <linux/errno.h>
  59 #include <linux/major.h>
  60 #include <linux/wait.h>
  61 #include <linux/blkdev.h>
  62 #include <linux/blkpg.h>
  63 #include <linux/init.h>
  64 #include <linux/swap.h>
  65 #include <linux/slab.h>
  66 #include <linux/compat.h>
  67 #include <linux/suspend.h>
  68 #include <linux/freezer.h>
  69 #include <linux/mutex.h>
  70 #include <linux/writeback.h>
  71 #include <linux/completion.h>
  72 #include <linux/highmem.h>
  73 #include <linux/kthread.h>
  74 #include <linux/splice.h>
  75 #include <linux/sysfs.h>
  76 #include <linux/miscdevice.h>
  77 #include <linux/falloc.h>
  78 #include <linux/uio.h>
  79 #include <linux/ioprio.h>
  80 #include <linux/blk-cgroup.h>
  81
  82 #include "loop.h"
  83
  84 #include <linux/uaccess.h>
  85
  86 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  87 static DEFINE_MUTEX(loop_ctl_mutex);
  88
  89 static int max_part;
  90 static int part_shift;
  91
  92 static int transfer_xor(struct loop_device *lo, int cmd,
  93                         struct page *raw_page, unsigned raw_off,
  94                         struct page *loop_page, unsigned loop_off,
  95                         int size, sector_t real_block)
  96 {
  97         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page) + raw_off;
  98         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page) + loop_off;
  99         char *in, *out, *key;
 100         int i, keysize;
 101
 102         if (cmd == READ) {
 103                 in = raw_buf;
 104                 out = loop_buf;
 105         } else {
 106                 in = loop_buf;
 107                 out = raw_buf;
 108         }
 109
 110         key = lo->lo_encrypt_key;
 111         keysize = lo->lo_encrypt_key_size;
 112         for (i = 0; i < size; i++)
 113                 *out++ = *in++ ^ key[(i & 511) % keysize];
 114
 115         kunmap_atomic(loop_buf);
 116         kunmap_atomic(raw_buf);
 117         cond_resched();
 118         return 0;
 119 }
 120
 121 static int xor_init(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
 122 {
 123         if (unlikely(info->lo_encrypt_key_size <= 0))
 124                 return -EINVAL;
 125         return 0;
 126 }
 127
 128 static struct loop_func_table none_funcs = {
 129         .number = LO_CRYPT_NONE,
 130 };
 131
 132 static struct loop_func_table xor_funcs = {
 133         .number = LO_CRYPT_XOR,
 134         .transfer = transfer_xor,
 135         .init = xor_init
 136 };
 137
 138 /* xfer_funcs[0] is special - its release function is never called */
 139 static struct loop_func_table *xfer_funcs[MAX_LO_CRYPT] = {
 140         &none_funcs,
 141         &xor_funcs
 142 };
 143
 144 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 145 {
 146         loff_t loopsize;
 147
 148         /* Compute loopsize in bytes */
 149         loopsize = i_size_read(file->f_mapping->host);
 150         if (offset > 0)
 151                 loopsize -= offset;
 152         /* offset is beyond i_size, weird but possible */
 153         if (loopsize < 0)
 154                 return 0;
 155
 156         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 157                 loopsize = sizelimit;
 158         /*
 159          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 160          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 161          */
 162         return loopsize >> 9;
 163 }
 164
 165 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 166 {
 167         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 168 }
 169
 170 static void __loop_update_dio(struct loop_device *lo, bool dio)
 171 {
 172         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 173         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 174         struct inode *inode = mapping->host;
 175         unsigned short sb_bsize = 0;
 176         unsigned dio_align = 0;
 177         bool use_dio;
 178
 179         if (inode->i_sb->s_bdev) {
 180                 sb_bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
 181                 dio_align = sb_bsize - 1;
 182         }
 183
 184         /*
 185          * We support direct I/O only if lo_offset is aligned with the
 186          * logical I/O size of backing device, and the logical block
 187          * size of loop is bigger than the backing device's and the loop
 188          * needn't transform transfer.
 189          *
 190          * TODO: the above condition may be loosed in the future, and
 191          * direct I/O may be switched runtime at that time because most
 192          * of requests in sane applications should be PAGE_SIZE aligned
 193          */
 194         if (dio) {
 195                 if (queue_logical_block_size(lo->lo_queue) >= sb_bsize &&
 196                                 !(lo->lo_offset & dio_align) &&
 197                                 mapping->a_ops->direct_IO &&
 198                                 !lo->transfer)
 199                         use_dio = true;
 200                 else
 201                         use_dio = false;
 202         } else {
 203                 use_dio = false;
 204         }
 205
 206         if (lo->use_dio == use_dio)
 207                 return;
 208
 209         /* flush dirty pages before changing direct IO */
 210         vfs_fsync(file, 0);
 211
 212         /*
 213          * The flag of LO_FLAGS_DIRECT_IO is handled similarly with
 214          * LO_FLAGS_READ_ONLY, both are set from kernel, and losetup
 215          * will get updated by ioctl(LOOP_GET_STATUS)
 216          */
 217         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 218         lo->use_dio = use_dio;
 219         if (use_dio) {
 220                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 221                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 222         } else {
 223                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 224                 lo->lo_flags &= ~LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 225         }
 226         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 227 }
 228
 229 static int
 230 figure_loop_size(struct loop_device *lo, loff_t offset, loff_t sizelimit)
 231 {
 232         loff_t size = get_size(offset, sizelimit, lo->lo_backing_file);
 233         sector_t x = (sector_t)size;
 234         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 235
 236         if (unlikely((loff_t)x != size))
 237                 return -EFBIG;
 238         if (lo->lo_offset != offset)
 239                 lo->lo_offset = offset;
 240         if (lo->lo_sizelimit != sizelimit)
 241                 lo->lo_sizelimit = sizelimit;
 242         set_capacity(lo->lo_disk, x);
 243         bd_set_size(bdev, (loff_t)get_capacity(bdev->bd_disk) << 9);
 244         /* let user-space know about the new size */
 245         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 246         return 0;
 247 }
 248
 249 static inline int
 250 lo_do_transfer(struct loop_device *lo, int cmd,
 251                struct page *rpage, unsigned roffs,
 252                struct page *lpage, unsigned loffs,
 253                int size, sector_t rblock)
 254 {
 255         int ret;
 256
 257         ret = lo->transfer(lo, cmd, rpage, roffs, lpage, loffs, size, rblock);
 258         if (likely(!ret))
 259                 return 0;
 260
 261         printk_ratelimited(KERN_ERR
 262                 "loop: Transfer error at byte offset %llu, length %i.\n",
 263                 (unsigned long long)rblock << 9, size);
 264         return ret;
 265 }
 266
 267 static int lo_write_bvec(struct file *file, struct bio_vec *bvec, loff_t *ppos)
 268 {
 269         struct iov_iter i;
 270         ssize_t bw;
 271
 272         iov_iter_bvec(&i, WRITE, bvec, 1, bvec->bv_len);
 273
 274         file_start_write(file);
 275         bw = vfs_iter_write(file, &i, ppos, 0);
 276         file_end_write(file);
 277
 278         if (likely(bw ==  bvec->bv_len))
 279                 return 0;
 280
 281         printk_ratelimited(KERN_ERR
 282                 "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 283                 (unsigned long long)*ppos, bvec->bv_len);
 284         if (bw >= 0)
 285                 bw = -EIO;
 286         return bw;
 287 }
 288
 289 static int lo_write_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 290                 loff_t pos)
 291 {
 292         struct bio_vec bvec;
 293         struct req_iterator iter;
 294         int ret = 0;
 295
 296         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 297                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &bvec, &pos);
 298                 if (ret < 0)
 299                         break;
 300                 cond_resched();
 301         }
 302
 303         return ret;
 304 }
 305
 306 /*
 307  * This is the slow, transforming version that needs to double buffer the
 308  * data as it cannot do the transformations in place without having direct
 309  * access to the destination pages of the backing file.
 310  */
 311 static int lo_write_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 312                 loff_t pos)
 313 {
 314         struct bio_vec bvec, b;
 315         struct req_iterator iter;
 316         struct page *page;
 317         int ret = 0;
 318
 319         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 320         if (unlikely(!page))
 321                 return -ENOMEM;
 322
 323         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 324                 ret = lo_do_transfer(lo, WRITE, page, 0, bvec.bv_page,
 325                         bvec.bv_offset, bvec.bv_len, pos >> 9);
 326                 if (unlikely(ret))
 327                         break;
 328
 329                 b.bv_page = page;
 330                 b.bv_offset = 0;
 331                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 332                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &b, &pos);
 333                 if (ret < 0)
 334                         break;
 335         }
 336
 337         __free_page(page);
 338         return ret;
 339 }
 340
 341 static int lo_read_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 342                 loff_t pos)
 343 {
 344         struct bio_vec bvec;
 345         struct req_iterator iter;
 346         struct iov_iter i;
 347         ssize_t len;
 348
 349         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 350                 iov_iter_bvec(&i, READ, &bvec, 1, bvec.bv_len);
 351                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 352                 if (len < 0)
 353                         return len;
 354
 355                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 356
 357                 if (len != bvec.bv_len) {
 358                         struct bio *bio;
 359
 360                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 361                                 zero_fill_bio(bio);
 362                         break;
 363                 }
 364                 cond_resched();
 365         }
 366
 367         return 0;
 368 }
 369
 370 static int lo_read_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 371                 loff_t pos)
 372 {
 373         struct bio_vec bvec, b;
 374         struct req_iterator iter;
 375         struct iov_iter i;
 376         struct page *page;
 377         ssize_t len;
 378         int ret = 0;
 379
 380         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 381         if (unlikely(!page))
 382                 return -ENOMEM;
 383
 384         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 385                 loff_t offset = pos;
 386
 387                 b.bv_page = page;
 388                 b.bv_offset = 0;
 389                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 390
 391                 iov_iter_bvec(&i, READ, &b, 1, b.bv_len);
 392                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 393                 if (len < 0) {
 394                         ret = len;
 395                         goto out_free_page;
 396                 }
 397
 398                 ret = lo_do_transfer(lo, READ, page, 0, bvec.bv_page,
 399                         bvec.bv_offset, len, offset >> 9);
 400                 if (ret)
 401                         goto out_free_page;
 402
 403                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 404
 405                 if (len != bvec.bv_len) {
 406                         struct bio *bio;
 407
 408                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 409                                 zero_fill_bio(bio);
 410                         break;
 411                 }
 412         }
 413
 414         ret = 0;
 415 out_free_page:
 416         __free_page(page);
 417         return ret;
 418 }
 419
 420 static int lo_discard(struct loop_device *lo, struct request *rq, loff_t pos)
 421 {
 422         /*
 423          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 424          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 425          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 426          * useful information.
 427          */
 428         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 429         int mode = FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 430         int ret;
 431
 432         if ((!file->f_op->fallocate) || lo->lo_encrypt_key_size) {
 433                 ret = -EOPNOTSUPP;
 434                 goto out;
 435         }
 436
 437         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos, blk_rq_bytes(rq));
 438         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL && ret != -EOPNOTSUPP))
 439                 ret = -EIO;
 440  out:
 441         return ret;
 442 }
 443
 444 static int lo_req_flush(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 445 {
 446         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 447         int ret = vfs_fsync(file, 0);
 448         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 449                 ret = -EIO;
 450
 451         return ret;
 452 }
 453
 454 static void lo_complete_rq(struct request *rq)
 455 {
 456         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 457         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
 458
 459         if (!cmd->use_aio || cmd->ret < 0 || cmd->ret == blk_rq_bytes(rq) ||
 460             req_op(rq) != REQ_OP_READ) {
 461                 if (cmd->ret < 0)
 462                         ret = BLK_STS_IOERR;
 463                 goto end_io;
 464         }
 465
 466         /*
 467          * Short READ - if we got some data, advance our request and
 468          * retry it. If we got no data, end the rest with EIO.
 469          */
 470         if (cmd->ret) {
 471                 blk_update_request(rq, BLK_STS_OK, cmd->ret);
 472                 cmd->ret = 0;
 473                 blk_mq_requeue_request(rq, true);
 474         } else {
 475                 if (cmd->use_aio) {
 476                         struct bio *bio = rq->bio;
 477
 478                         while (bio) {
 479                                 zero_fill_bio(bio);
 480                                 bio = bio->bi_next;
 481                         }
 482                 }
 483                 ret = BLK_STS_IOERR;
 484 end_io:
 485                 blk_mq_end_request(rq, ret);
 486         }
 487 }
 488
 489 static void lo_rw_aio_do_completion(struct loop_cmd *cmd)
 490 {
 491         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 492
 493         if (!atomic_dec_and_test(&cmd->ref))
 494                 return;
 495         kfree(cmd->bvec);
 496         cmd->bvec = NULL;
 497         blk_mq_complete_request(rq);
 498 }
 499
 500 static void lo_rw_aio_complete(struct kiocb *iocb, long ret, long ret2)
 501 {
 502         struct loop_cmd *cmd = container_of(iocb, struct loop_cmd, iocb);
 503
 504         if (cmd->css)
 505                 css_put(cmd->css);
 506         cmd->ret = ret;
 507         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 508 }
 509
 510 static int lo_rw_aio(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd,
 511                      loff_t pos, bool rw)
 512 {
 513         struct iov_iter iter;
 514         struct req_iterator rq_iter;
 515         struct bio_vec *bvec;
 516         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 517         struct bio *bio = rq->bio;
 518         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 519         struct bio_vec tmp;
 520         unsigned int offset;
 521         int nr_bvec = 0;
 522         int ret;
 523
 524         rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter)
 525                 nr_bvec++;
 526
 527         if (rq->bio != rq->biotail) {
 528
 529                 bvec = kmalloc_array(nr_bvec, sizeof(struct bio_vec),
 530                                      GFP_NOIO);
 531                 if (!bvec)
 532                         return -EIO;
 533                 cmd->bvec = bvec;
 534
 535                 /*
 536                  * The bios of the request may be started from the middle of
 537                  * the 'bvec' because of bio splitting, so we can't directly
 538                  * copy bio->bi_iov_vec to new bvec. The rq_for_each_bvec
 539                  * API will take care of all details for us.
 540                  */
 541                 rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter) {
 542                         *bvec = tmp;
 543                         bvec++;
 544                 }
 545                 bvec = cmd->bvec;
 546                 offset = 0;
 547         } else {
 548                 /*
 549                  * Same here, this bio may be started from the middle of the
 550                  * 'bvec' because of bio splitting, so offset from the bvec
 551                  * must be passed to iov iterator
 552                  */
 553                 offset = bio->bi_iter.bi_bvec_done;
 554                 bvec = __bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
 555         }
 556         atomic_set(&cmd->ref, 2);
 557
 558         iov_iter_bvec(&iter, rw, bvec, nr_bvec, blk_rq_bytes(rq));
 559         iter.iov_offset = offset;
 560
 561         cmd->iocb.ki_pos = pos;
 562         cmd->iocb.ki_filp = file;
 563         cmd->iocb.ki_complete = lo_rw_aio_complete;
 564         cmd->iocb.ki_flags = IOCB_DIRECT;
 565         cmd->iocb.ki_ioprio = IOPRIO_PRIO_VALUE(IOPRIO_CLASS_NONE, 0);
 566         if (cmd->css)
 567                 kthread_associate_blkcg(cmd->css);
 568
 569         if (rw == WRITE)
 570                 ret = call_write_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 571         else
 572                 ret = call_read_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 573
 574         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 575         kthread_associate_blkcg(NULL);
 576
 577         if (ret != -EIOCBQUEUED)
 578                 cmd->iocb.ki_complete(&cmd->iocb, ret, 0);
 579         return 0;
 580 }
 581
 582 static int do_req_filebacked(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 583 {
 584         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 585         loff_t pos = ((loff_t) blk_rq_pos(rq) << 9) + lo->lo_offset;
 586
 587         /*
 588          * lo_write_simple and lo_read_simple should have been covered
 589          * by io submit style function like lo_rw_aio(), one blocker
 590          * is that lo_read_simple() need to call flush_dcache_page after
 591          * the page is written from kernel, and it isn't easy to handle
 592          * this in io submit style function which submits all segments
 593          * of the req at one time. And direct read IO doesn't need to
 594          * run flush_dcache_page().
 595          */
 596         switch (req_op(rq)) {
 597         case REQ_OP_FLUSH:
 598                 return lo_req_flush(lo, rq);
 599         case REQ_OP_DISCARD:
 600         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 601                 return lo_discard(lo, rq, pos);
 602         case REQ_OP_WRITE:
 603                 if (lo->transfer)
 604                         return lo_write_transfer(lo, rq, pos);
 605                 else if (cmd->use_aio)
 606                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, WRITE);
 607                 else
 608                         return lo_write_simple(lo, rq, pos);
 609         case REQ_OP_READ:
 610                 if (lo->transfer)
 611                         return lo_read_transfer(lo, rq, pos);
 612                 else if (cmd->use_aio)
 613                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, READ);
 614                 else
 615                         return lo_read_simple(lo, rq, pos);
 616         default:
 617                 WARN_ON_ONCE(1);
 618                 return -EIO;
 619         }
 620 }
 621
 622 static inline void loop_update_dio(struct loop_device *lo)
 623 {
 624         __loop_update_dio(lo, io_is_direct(lo->lo_backing_file) |
 625                         lo->use_dio);
 626 }
 627
 628 static void loop_reread_partitions(struct loop_device *lo,
 629                                    struct block_device *bdev)
 630 {
 631         int rc;
 632
 633         rc = blkdev_reread_part(bdev);
 634         if (rc)
 635                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d (%s) failed (rc=%d)\n",
 636                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name, rc);
 637 }
 638
 639 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 640 {
 641         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 642
 643         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && MAJOR(i->i_rdev) == LOOP_MAJOR;
 644 }
 645
 646 static int loop_validate_file(struct file *file, struct block_device *bdev)
 647 {
 648         struct inode    *inode = file->f_mapping->host;
 649         struct file     *f = file;
 650
 651         /* Avoid recursion */
 652         while (is_loop_device(f)) {
 653                 struct loop_device *l;
 654
 655                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 656                         return -EBADF;
 657
 658                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 659                 if (l->lo_state != Lo_bound) {
 660                         return -EINVAL;
 661                 }
 662                 f = l->lo_backing_file;
 663         }
 664         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 665                 return -EINVAL;
 666         return 0;
 667 }
 668
 669 /*
 670  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 671  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 672  * the original file and in High Availability environments to switch to
 673  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 674  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 675  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 676  */
 677 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 678                           unsigned int arg)
 679 {
 680         struct file     *file = NULL, *old_file;
 681         int             error;
 682         bool            partscan;
 683
 684         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 685         if (error)
 686                 return error;
 687         error = -ENXIO;
 688         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 689                 goto out_err;
 690
 691         /* the loop device has to be read-only */
 692         error = -EINVAL;
 693         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 694                 goto out_err;
 695
 696         error = -EBADF;
 697         file = fget(arg);
 698         if (!file)
 699                 goto out_err;
 700
 701         error = loop_validate_file(file, bdev);
 702         if (error)
 703                 goto out_err;
 704
 705         old_file = lo->lo_backing_file;
 706
 707         error = -EINVAL;
 708
 709         /* size of the new backing store needs to be the same */
 710         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 711                 goto out_err;
 712
 713         /* and ... switch */
 714         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 715         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 716         lo->lo_backing_file = file;
 717         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(file->f_mapping);
 718         mapping_set_gfp_mask(file->f_mapping,
 719                              lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 720         loop_update_dio(lo);
 721         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 722         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
 723         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 724         /*
 725          * We must drop file reference outside of loop_ctl_mutex as dropping
 726          * the file ref can take bd_mutex which creates circular locking
 727          * dependency.
 728          */
 729         fput(old_file);
 730         if (partscan)
 731                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 732         return 0;
 733
 734 out_err:
 735         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 736         if (file)
 737                 fput(file);
 738         return error;
 739 }
 740
 741 /* loop sysfs attributes */
 742
 743 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 744                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 745 {
 746         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 747         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 748
 749         return callback(lo, page);
 750 }
 751
 752 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 753 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 754 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 755                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 756 {                                                                       \
 757         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 758 }                                                                       \
 759 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 760         __ATTR(_name, 0444, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 761
 762 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 763 {
 764         ssize_t ret;
 765         char *p = NULL;
 766
 767         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 768         if (lo->lo_backing_file)
 769                 p = file_path(lo->lo_backing_file, buf, PAGE_SIZE - 1);
 770         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 771
 772         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 773                 ret = PTR_ERR(p);
 774         else {
 775                 ret = strlen(p);
 776                 memmove(buf, p, ret);
 777                 buf[ret++] = '\n';
 778                 buf[ret] = 0;
 779         }
 780
 781         return ret;
 782 }
 783
 784 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 785 {
 786         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 787 }
 788
 789 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 790 {
 791         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 792 }
 793
 794 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 795 {
 796         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 797
 798         return sprintf(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 799 }
 800
 801 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 802 {
 803         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 804
 805         return sprintf(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 806 }
 807
 808 static ssize_t loop_attr_dio_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 809 {
 810         int dio = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO);
 811
 812         return sprintf(buf, "%s\n", dio ? "1" : "0");
 813 }
 814
 815 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 816 LOOP_ATTR_RO(offset);
 817 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 818 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 819 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 820 LOOP_ATTR_RO(dio);
 821
 822 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 823         &loop_attr_backing_file.attr,
 824         &loop_attr_offset.attr,
 825         &loop_attr_sizelimit.attr,
 826         &loop_attr_autoclear.attr,
 827         &loop_attr_partscan.attr,
 828         &loop_attr_dio.attr,
 829         NULL,
 830 };
 831
 832 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 833         .name = "loop",
 834         .attrs= loop_attrs,
 835 };
 836
 837 static void loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 838 {
 839         lo->sysfs_inited = !sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 840                                                 &loop_attribute_group);
 841 }
 842
 843 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 844 {
 845         if (lo->sysfs_inited)
 846                 sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 847                                    &loop_attribute_group);
 848 }
 849
 850 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 851 {
 852         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 853         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 854         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 855
 856         /*
 857          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 858          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 859          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 860          * useful information.
 861          */
 862         if ((!file->f_op->fallocate) ||
 863             lo->lo_encrypt_key_size) {
 864                 q->limits.discard_granularity = 0;
 865                 q->limits.discard_alignment = 0;
 866                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 867                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 868                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 869                 return;
 870         }
 871
 872         q->limits.discard_granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 873         q->limits.discard_alignment = 0;
 874
 875         blk_queue_max_discard_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 876         blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 877         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 878 }
 879
 880 static void loop_unprepare_queue(struct loop_device *lo)
 881 {
 882         kthread_flush_worker(&lo->worker);
 883         kthread_stop(lo->worker_task);
 884 }
 885
 886 static int loop_kthread_worker_fn(void *worker_ptr)
 887 {
 888         current->flags |= PF_LESS_THROTTLE | PF_MEMALLOC_NOIO;
 889         return kthread_worker_fn(worker_ptr);
 890 }
 891
 892 static int loop_prepare_queue(struct loop_device *lo)
 893 {
 894         kthread_init_worker(&lo->worker);
 895         lo->worker_task = kthread_run(loop_kthread_worker_fn,
 896                         &lo->worker, "loop%d", lo->lo_number);
 897         if (IS_ERR(lo->worker_task))
 898                 return -ENOMEM;
 899         set_user_nice(lo->worker_task, MIN_NICE);
 900         return 0;
 901 }
 902
 903 static void loop_update_rotational(struct loop_device *lo)
 904 {
 905         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 906         struct inode *file_inode = file->f_mapping->host;
 907         struct block_device *file_bdev = file_inode->i_sb->s_bdev;
 908         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 909         bool nonrot = true;
 910
 911         /* not all filesystems (e.g. tmpfs) have a sb->s_bdev */
 912         if (file_bdev)
 913                 nonrot = blk_queue_nonrot(bdev_get_queue(file_bdev));
 914
 915         if (nonrot)
 916                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 917         else
 918                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 919 }
 920
 921 static int loop_set_fd(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 922                        struct block_device *bdev, unsigned int arg)
 923 {
 924         struct file     *file;
 925         struct inode    *inode;
 926         struct address_space *mapping;
 927         struct block_device *claimed_bdev = NULL;
 928         int             lo_flags = 0;
 929         int             error;
 930         loff_t          size;
 931         bool            partscan;
 932
 933         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 934         __module_get(THIS_MODULE);
 935
 936         error = -EBADF;
 937         file = fget(arg);
 938         if (!file)
 939                 goto out;
 940
 941         /*
 942          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
 943          * here to avoid changing device under exclusive owner.
 944          */
 945         if (!(mode & FMODE_EXCL)) {
 946                 claimed_bdev = bd_start_claiming(bdev, loop_set_fd);
 947                 if (IS_ERR(claimed_bdev)) {
 948                         error = PTR_ERR(claimed_bdev);
 949                         goto out_putf;
 950                 }
 951         }
 952
 953         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 954         if (error)
 955                 goto out_bdev;
 956
 957         error = -EBUSY;
 958         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
 959                 goto out_unlock;
 960
 961         error = loop_validate_file(file, bdev);
 962         if (error)
 963                 goto out_unlock;
 964
 965         mapping = file->f_mapping;
 966         inode = mapping->host;
 967
 968         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
 969             !file->f_op->write_iter)
 970                 lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
 971
 972         error = -EFBIG;
 973         size = get_loop_size(lo, file);
 974         if ((loff_t)(sector_t)size != size)
 975                 goto out_unlock;
 976         error = loop_prepare_queue(lo);
 977         if (error)
 978                 goto out_unlock;
 979
 980         error = 0;
 981
 982         set_device_ro(bdev, (lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
 983
 984         lo->use_dio = false;
 985         lo->lo_device = bdev;
 986         lo->lo_flags = lo_flags;
 987         lo->lo_backing_file = file;
 988         lo->transfer = NULL;
 989         lo->ioctl = NULL;
 990         lo->lo_sizelimit = 0;
 991         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 992         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 993
 994         if (!(lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
 995                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
 996
 997         if (io_is_direct(lo->lo_backing_file) && inode->i_sb->s_bdev) {
 998                 /* In case of direct I/O, match underlying block size */
 999                 unsigned short bsize = bdev_logical_block_size(
1000                         inode->i_sb->s_bdev);
1001
1002                 blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, bsize);
1003                 blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, bsize);
1004                 blk_queue_io_min(lo->lo_queue, bsize);
1005         }
1006
1007         loop_update_rotational(lo);
1008         loop_update_dio(lo);
1009         set_capacity(lo->lo_disk, size);
1010         bd_set_size(bdev, size << 9);
1011         loop_sysfs_init(lo);
1012         /* let user-space know about the new size */
1013         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1014
1015         set_blocksize(bdev, S_ISBLK(inode->i_mode) ?
1016                       block_size(inode->i_bdev) : PAGE_SIZE);
1017
1018         lo->lo_state = Lo_bound;
1019         if (part_shift)
1020                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1021         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
1022
1023         /* Grab the block_device to prevent its destruction after we
1024          * put /dev/loopXX inode. Later in __loop_clr_fd() we bdput(bdev).
1025          */
1026         bdgrab(bdev);
1027         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1028         if (partscan)
1029                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1030         if (claimed_bdev)
1031                 bd_abort_claiming(bdev, claimed_bdev, loop_set_fd);
1032         return 0;
1033
1034 out_unlock:
1035         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1036 out_bdev:
1037         if (claimed_bdev)
1038                 bd_abort_claiming(bdev, claimed_bdev, loop_set_fd);
1039 out_putf:
1040         fput(file);
1041 out:
1042         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1043         module_put(THIS_MODULE);
1044         return error;
1045 }
1046
1047 static int
1048 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
1049 {
1050         int err = 0;
1051         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
1052
1053         if (xfer) {
1054                 if (xfer->release)
1055                         err = xfer->release(lo);
1056                 lo->transfer = NULL;
1057                 lo->lo_encryption = NULL;
1058                 module_put(xfer->owner);
1059         }
1060         return err;
1061 }
1062
1063 static int
1064 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
1065                const struct loop_info64 *i)
1066 {
1067         int err = 0;
1068
1069         if (xfer) {
1070                 struct module *owner = xfer->owner;
1071
1072                 if (!try_module_get(owner))
1073                         return -EINVAL;
1074                 if (xfer->init)
1075                         err = xfer->init(lo, i);
1076                 if (err)
1077                         module_put(owner);
1078                 else
1079                         lo->lo_encryption = xfer;
1080         }
1081         return err;
1082 }
1083
1084 static int __loop_clr_fd(struct loop_device *lo, bool release)
1085 {
1086         struct file *filp = NULL;
1087         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1088         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1089         int err = 0;
1090         bool partscan = false;
1091         int lo_number;
1092
1093         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1094         if (WARN_ON_ONCE(lo->lo_state != Lo_rundown)) {
1095                 err = -ENXIO;
1096                 goto out_unlock;
1097         }
1098
1099         filp = lo->lo_backing_file;
1100         if (filp == NULL) {
1101                 err = -EINVAL;
1102                 goto out_unlock;
1103         }
1104
1105         /* freeze request queue during the transition */
1106         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1107
1108         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1109         lo->lo_backing_file = NULL;
1110         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1111
1112         loop_release_xfer(lo);
1113         lo->transfer = NULL;
1114         lo->ioctl = NULL;
1115         lo->lo_device = NULL;
1116         lo->lo_encryption = NULL;
1117         lo->lo_offset = 0;
1118         lo->lo_sizelimit = 0;
1119         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1120         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1121         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1122         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1123         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1124         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1125         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, 512);
1126         if (bdev) {
1127                 bdput(bdev);
1128                 invalidate_bdev(bdev);
1129                 bdev->bd_inode->i_mapping->wb_err = 0;
1130         }
1131         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1132         loop_sysfs_exit(lo);
1133         if (bdev) {
1134                 bd_set_size(bdev, 0);
1135                 /* let user-space know about this change */
1136                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1137         }
1138         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1139         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1140         module_put(THIS_MODULE);
1141         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1142
1143         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev;
1144         lo_number = lo->lo_number;
1145         loop_unprepare_queue(lo);
1146 out_unlock:
1147         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1148         if (partscan) {
1149                 /*
1150                  * bd_mutex has been held already in release path, so don't
1151                  * acquire it if this function is called in such case.
1152                  *
1153                  * If the reread partition isn't from release path, lo_refcnt
1154                  * must be at least one and it can only become zero when the
1155                  * current holder is released.
1156                  */
1157                 if (release)
1158                         err = __blkdev_reread_part(bdev);
1159                 else
1160                         err = blkdev_reread_part(bdev);
1161                 if (err)
1162                         pr_warn("%s: partition scan of loop%d failed (rc=%d)\n",
1163                                 __func__, lo_number, err);
1164                 /* Device is gone, no point in returning error */
1165                 err = 0;
1166         }
1167
1168         /*
1169          * lo->lo_state is set to Lo_unbound here after above partscan has
1170          * finished.
1171          *
1172          * There cannot be anybody else entering __loop_clr_fd() as
1173          * lo->lo_backing_file is already cleared and Lo_rundown state
1174          * protects us from all the other places trying to change the 'lo'
1175          * device.
1176          */
1177         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1178         lo->lo_flags = 0;
1179         if (!part_shift)
1180                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1181         lo->lo_state = Lo_unbound;
1182         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1183
1184         /*
1185          * Need not hold loop_ctl_mutex to fput backing file.
1186          * Calling fput holding loop_ctl_mutex triggers a circular
1187          * lock dependency possibility warning as fput can take
1188          * bd_mutex which is usually taken before loop_ctl_mutex.
1189          */
1190         if (filp)
1191                 fput(filp);
1192         return err;
1193 }
1194
1195 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1196 {
1197         int err;
1198
1199         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1200         if (err)
1201                 return err;
1202         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1203                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1204                 return -ENXIO;
1205         }
1206         /*
1207          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1208          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1209          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1210          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1211          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1212          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1213          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1214          * command to fail with EBUSY.
1215          */
1216         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1217                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1218                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1219                 return 0;
1220         }
1221         lo->lo_state = Lo_rundown;
1222         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1223
1224         return __loop_clr_fd(lo, false);
1225 }
1226
1227 static int
1228 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1229 {
1230         int err;
1231         struct loop_func_table *xfer;
1232         kuid_t uid = current_uid();
1233         struct block_device *bdev;
1234         bool partscan = false;
1235
1236         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1237         if (err)
1238                 return err;
1239         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1240             !uid_eq(lo->lo_key_owner, uid) &&
1241             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1242                 err = -EPERM;
1243                 goto out_unlock;
1244         }
1245         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1246                 err = -ENXIO;
1247                 goto out_unlock;
1248         }
1249         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE) {
1250                 err = -EINVAL;
1251                 goto out_unlock;
1252         }
1253
1254         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1255             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1256                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1257                 kill_bdev(lo->lo_device);
1258         }
1259
1260         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1261         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1262
1263         err = loop_release_xfer(lo);
1264         if (err)
1265                 goto out_unfreeze;
1266
1267         if (info->lo_encrypt_type) {
1268                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1269
1270                 if (type >= MAX_LO_CRYPT) {
1271                         err = -EINVAL;
1272                         goto out_unfreeze;
1273                 }
1274                 xfer = xfer_funcs[type];
1275                 if (xfer == NULL) {
1276                         err = -EINVAL;
1277                         goto out_unfreeze;
1278                 }
1279         } else
1280                 xfer = NULL;
1281
1282         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1283         if (err)
1284                 goto out_unfreeze;
1285
1286         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1287             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1288                 /* kill_bdev should have truncated all the pages */
1289                 if (lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1290                         err = -EAGAIN;
1291                         pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1292                                 __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1293                                 lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1294                         goto out_unfreeze;
1295                 }
1296                 if (figure_loop_size(lo, info->lo_offset, info->lo_sizelimit)) {
1297                         err = -EFBIG;
1298                         goto out_unfreeze;
1299                 }
1300         }
1301
1302         loop_config_discard(lo);
1303
1304         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1305         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1306         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1307         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1308
1309         if (!xfer)
1310                 xfer = &none_funcs;
1311         lo->transfer = xfer->transfer;
1312         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1313
1314         if ((lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) !=
1315              (info->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR))
1316                 lo->lo_flags ^= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1317
1318         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1319         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1320         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1321         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1322                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1323                        info->lo_encrypt_key_size);
1324                 lo->lo_key_owner = uid;
1325         }
1326
1327         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1328         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1329
1330 out_unfreeze:
1331         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1332
1333         if (!err && (info->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1334              !(lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1335                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1336                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1337                 bdev = lo->lo_device;
1338                 partscan = true;
1339         }
1340 out_unlock:
1341         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1342         if (partscan)
1343                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1344
1345         return err;
1346 }
1347
1348 static int
1349 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1350 {
1351         struct path path;
1352         struct kstat stat;
1353         int ret;
1354
1355         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1356         if (ret)
1357                 return ret;
1358         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1359                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1360                 return -ENXIO;
1361         }
1362
1363         memset(info, 0, sizeof(*info));
1364         info->lo_number = lo->lo_number;
1365         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1366         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1367         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1368         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1369         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1370         info->lo_encrypt_type =
1371                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1372         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1373                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1374                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1375                        lo->lo_encrypt_key_size);
1376         }
1377
1378         /* Drop loop_ctl_mutex while we call into the filesystem. */
1379         path = lo->lo_backing_file->f_path;
1380         path_get(&path);
1381         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1382         ret = vfs_getattr(&path, &stat, STATX_INO, AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1383         if (!ret) {
1384                 info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1385                 info->lo_inode = stat.ino;
1386                 info->lo_rdevice = huge_encode_dev(stat.rdev);
1387         }
1388         path_put(&path);
1389         return ret;
1390 }
1391
1392 static void
1393 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1394 {
1395         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1396         info64->lo_number = info->lo_number;
1397         info64->lo_device = info->lo_device;
1398         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1399         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1400         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1401         info64->lo_sizelimit = 0;
1402         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1403         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1404         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1405         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1406         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1407         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1408                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1409         else
1410                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1411         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1412 }
1413
1414 static int
1415 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1416 {
1417         memset(info, 0, sizeof(*info));
1418         info->lo_number = info64->lo_number;
1419         info->lo_device = info64->lo_device;
1420         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1421         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1422         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1423         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1424         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1425         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1426         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1427         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1428         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1429                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1430         else
1431                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1432         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1433
1434         /* error in case values were truncated */
1435         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1436             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1437             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1438             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1439                 return -EOVERFLOW;
1440
1441         return 0;
1442 }
1443
1444 static int
1445 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1446 {
1447         struct loop_info info;
1448         struct loop_info64 info64;
1449
1450         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1451                 return -EFAULT;
1452         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1453         return loop_set_status(lo, &info64);
1454 }
1455
1456 static int
1457 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1458 {
1459         struct loop_info64 info64;
1460
1461         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1462                 return -EFAULT;
1463         return loop_set_status(lo, &info64);
1464 }
1465
1466 static int
1467 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1468         struct loop_info info;
1469         struct loop_info64 info64;
1470         int err;
1471
1472         if (!arg)
1473                 return -EINVAL;
1474         err = loop_get_status(lo, &info64);
1475         if (!err)
1476                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1477         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1478                 err = -EFAULT;
1479
1480         return err;
1481 }
1482
1483 static int
1484 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1485         struct loop_info64 info64;
1486         int err;
1487
1488         if (!arg)
1489                 return -EINVAL;
1490         err = loop_get_status(lo, &info64);
1491         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1492                 err = -EFAULT;
1493
1494         return err;
1495 }
1496
1497 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1498 {
1499         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1500                 return -ENXIO;
1501
1502         return figure_loop_size(lo, lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit);
1503 }
1504
1505 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1506 {
1507         int error = -ENXIO;
1508         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1509                 goto out;
1510
1511         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1512         if (lo->use_dio == !!arg)
1513                 return 0;
1514         error = -EINVAL;
1515  out:
1516         return error;
1517 }
1518
1519 static int loop_set_block_size(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1520 {
1521         int err = 0;
1522
1523         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1524                 return -ENXIO;
1525
1526         if (arg < 512 || arg > PAGE_SIZE || !is_power_of_2(arg))
1527                 return -EINVAL;
1528
1529         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size != arg) {
1530                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1531                 kill_bdev(lo->lo_device);
1532         }
1533
1534         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1535
1536         /* kill_bdev should have truncated all the pages */
1537         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size != arg &&
1538                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1539                 err = -EAGAIN;
1540                 pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1541                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1542                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1543                 goto out_unfreeze;
1544         }
1545
1546         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1547         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1548         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, arg);
1549         loop_update_dio(lo);
1550 out_unfreeze:
1551         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1552
1553         return err;
1554 }
1555
1556 static int lo_simple_ioctl(struct loop_device *lo, unsigned int cmd,
1557                            unsigned long arg)
1558 {
1559         int err;
1560
1561         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1562         if (err)
1563                 return err;
1564         switch (cmd) {
1565         case LOOP_SET_CAPACITY:
1566                 err = loop_set_capacity(lo);
1567                 break;
1568         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1569                 err = loop_set_dio(lo, arg);
1570                 break;
1571         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1572                 err = loop_set_block_size(lo, arg);
1573                 break;
1574         default:
1575                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1576         }
1577         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1578         return err;
1579 }
1580
1581 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1582         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1583 {
1584         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1585         int err;
1586
1587         switch (cmd) {
1588         case LOOP_SET_FD:
1589                 return loop_set_fd(lo, mode, bdev, arg);
1590         case LOOP_CHANGE_FD:
1591                 return loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1592         case LOOP_CLR_FD:
1593                 return loop_clr_fd(lo);
1594         case LOOP_SET_STATUS:
1595                 err = -EPERM;
1596                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1597                         err = loop_set_status_old(lo,
1598                                         (struct loop_info __user *)arg);
1599                 }
1600                 break;
1601         case LOOP_GET_STATUS:
1602                 return loop_get_status_old(lo, (struct loop_info __user *) arg);
1603         case LOOP_SET_STATUS64:
1604                 err = -EPERM;
1605                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1606                         err = loop_set_status64(lo,
1607                                         (struct loop_info64 __user *) arg);
1608                 }
1609                 break;
1610         case LOOP_GET_STATUS64:
1611                 return loop_get_status64(lo, (struct loop_info64 __user *) arg);
1612         case LOOP_SET_CAPACITY:
1613         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1614         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1615                 if (!(mode & FMODE_WRITE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1616                         return -EPERM;
1617                 /* Fall through */
1618         default:
1619                 err = lo_simple_ioctl(lo, cmd, arg);
1620                 break;
1621         }
1622
1623         return err;
1624 }
1625
1626 #ifdef CONFIG_COMPAT
1627 struct compat_loop_info {
1628         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1629         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1630         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1631         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1632         compat_int_t    lo_offset;
1633         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1634         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1635         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1636         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1637         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1638         compat_ulong_t  lo_init[2];
1639         char            reserved[4];
1640 };
1641
1642 /*
1643  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1644  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1645  */
1646 static noinline int
1647 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1648                         struct loop_info64 *info64)
1649 {
1650         struct compat_loop_info info;
1651
1652         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1653                 return -EFAULT;
1654
1655         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1656         info64->lo_number = info.lo_number;
1657         info64->lo_device = info.lo_device;
1658         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1659         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1660         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1661         info64->lo_sizelimit = 0;
1662         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1663         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1664         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1665         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1666         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1667         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1668                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1669         else
1670                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1671         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1672         return 0;
1673 }
1674
1675 /*
1676  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1677  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1678  */
1679 static noinline int
1680 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1681                       struct compat_loop_info __user *arg)
1682 {
1683         struct compat_loop_info info;
1684
1685         memset(&info, 0, sizeof(info));
1686         info.lo_number = info64->lo_number;
1687         info.lo_device = info64->lo_device;
1688         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1689         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1690         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1691         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1692         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1693         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1694         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1695         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1696         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1697                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1698         else
1699                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1700         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1701
1702         /* error in case values were truncated */
1703         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1704             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1705             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1706             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1707             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1708             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1709                 return -EOVERFLOW;
1710
1711         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1712                 return -EFAULT;
1713         return 0;
1714 }
1715
1716 static int
1717 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1718                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1719 {
1720         struct loop_info64 info64;
1721         int ret;
1722
1723         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1724         if (ret < 0)
1725                 return ret;
1726         return loop_set_status(lo, &info64);
1727 }
1728
1729 static int
1730 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1731                        struct compat_loop_info __user *arg)
1732 {
1733         struct loop_info64 info64;
1734         int err;
1735
1736         if (!arg)
1737                 return -EINVAL;
1738         err = loop_get_status(lo, &info64);
1739         if (!err)
1740                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1741         return err;
1742 }
1743
1744 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1745                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1746 {
1747         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1748         int err;
1749
1750         switch(cmd) {
1751         case LOOP_SET_STATUS:
1752                 err = loop_set_status_compat(lo,
1753                              (const struct compat_loop_info __user *)arg);
1754                 break;
1755         case LOOP_GET_STATUS:
1756                 err = loop_get_status_compat(lo,
1757                                      (struct compat_loop_info __user *)arg);
1758                 break;
1759         case LOOP_SET_CAPACITY:
1760         case LOOP_CLR_FD:
1761         case LOOP_GET_STATUS64:
1762         case LOOP_SET_STATUS64:
1763                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1764                 /* fall through */
1765         case LOOP_SET_FD:
1766         case LOOP_CHANGE_FD:
1767         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1768         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1769                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1770                 break;
1771         default:
1772                 err = -ENOIOCTLCMD;
1773                 break;
1774         }
1775         return err;
1776 }
1777 #endif
1778
1779 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1780 {
1781         struct loop_device *lo;
1782         int err;
1783
1784         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1785         if (err)
1786                 return err;
1787         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1788         if (!lo) {
1789                 err = -ENXIO;
1790                 goto out;
1791         }
1792
1793         atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1794 out:
1795         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1796         return err;
1797 }
1798
1799 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1800 {
1801         struct loop_device *lo;
1802
1803         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1804         lo = disk->private_data;
1805         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1806                 goto out_unlock;
1807
1808         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1809                 if (lo->lo_state != Lo_bound)
1810                         goto out_unlock;
1811                 lo->lo_state = Lo_rundown;
1812                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1813                 /*
1814                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1815                  * and remove configuration after last close.
1816                  */
1817                 __loop_clr_fd(lo, true);
1818                 return;
1819         } else if (lo->lo_state == Lo_bound) {
1820                 /*
1821                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1822                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1823                  */
1824                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1825                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1826         }
1827
1828 out_unlock:
1829         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1830 }
1831
1832 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1833         .owner =        THIS_MODULE,
1834         .open =         lo_open,
1835         .release =      lo_release,
1836         .ioctl =        lo_ioctl,
1837 #ifdef CONFIG_COMPAT
1838         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1839 #endif
1840 };
1841
1842 /*
1843  * And now the modules code and kernel interface.
1844  */
1845 static int max_loop;
1846 module_param(max_loop, int, 0444);
1847 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1848 module_param(max_part, int, 0444);
1849 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1850 MODULE_LICENSE("GPL");
1851 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1852
1853 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1854 {
1855         unsigned int n = funcs->number;
1856
1857         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1858                 return -EINVAL;
1859         xfer_funcs[n] = funcs;
1860         return 0;
1861 }
1862
1863 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1864 {
1865         struct loop_device *lo = ptr;
1866         struct loop_func_table *xfer = data;
1867
1868         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1869         if (lo->lo_encryption == xfer)
1870                 loop_release_xfer(lo);
1871         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1872         return 0;
1873 }
1874
1875 int loop_unregister_transfer(int number)
1876 {
1877         unsigned int n = number;
1878         struct loop_func_table *xfer;
1879
1880         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1881                 return -EINVAL;
1882
1883         xfer_funcs[n] = NULL;
1884         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1885         return 0;
1886 }
1887
1888 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1889 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
1890
1891 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1892                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
1893 {
1894         struct request *rq = bd->rq;
1895         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1896         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1897
1898         blk_mq_start_request(rq);
1899
1900         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1901                 return BLK_STS_IOERR;
1902
1903         switch (req_op(rq)) {
1904         case REQ_OP_FLUSH:
1905         case REQ_OP_DISCARD:
1906         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1907                 cmd->use_aio = false;
1908                 break;
1909         default:
1910                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
1911                 break;
1912         }
1913
1914         /* always use the first bio's css */
1915 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1916         if (cmd->use_aio && rq->bio && rq->bio->bi_blkg) {
1917                 cmd->css = &bio_blkcg(rq->bio)->css;
1918                 css_get(cmd->css);
1919         } else
1920 #endif
1921                 cmd->css = NULL;
1922         kthread_queue_work(&lo->worker, &cmd->work);
1923
1924         return BLK_STS_OK;
1925 }
1926
1927 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
1928 {
1929         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
1930         const bool write = op_is_write(req_op(rq));
1931         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1932         int ret = 0;
1933
1934         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
1935                 ret = -EIO;
1936                 goto failed;
1937         }
1938
1939         ret = do_req_filebacked(lo, rq);
1940  failed:
1941         /* complete non-aio request */
1942         if (!cmd->use_aio || ret) {
1943                 cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
1944                 blk_mq_complete_request(rq);
1945         }
1946 }
1947
1948 static void loop_queue_work(struct kthread_work *work)
1949 {
1950         struct loop_cmd *cmd =
1951                 container_of(work, struct loop_cmd, work);
1952
1953         loop_handle_cmd(cmd);
1954 }
1955
1956 static int loop_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
1957                 unsigned int hctx_idx, unsigned int numa_node)
1958 {
1959         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1960
1961         kthread_init_work(&cmd->work, loop_queue_work);
1962         return 0;
1963 }
1964
1965 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
1966         .queue_rq       = loop_queue_rq,
1967         .init_request   = loop_init_request,
1968         .complete       = lo_complete_rq,
1969 };
1970
1971 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
1972 {
1973         struct loop_device *lo;
1974         struct gendisk *disk;
1975         int err;
1976
1977         err = -ENOMEM;
1978         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
1979         if (!lo)
1980                 goto out;
1981
1982         lo->lo_state = Lo_unbound;
1983
1984         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
1985         if (i >= 0) {
1986                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
1987                 if (err == -ENOSPC)
1988                         err = -EEXIST;
1989         } else {
1990                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
1991         }
1992         if (err < 0)
1993                 goto out_free_dev;
1994         i = err;
1995
1996         err = -ENOMEM;
1997         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
1998         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
1999         lo->tag_set.queue_depth = 128;
2000         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
2001         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
2002         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE;
2003         lo->tag_set.driver_data = lo;
2004
2005         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
2006         if (err)
2007                 goto out_free_idr;
2008
2009         lo->lo_queue = blk_mq_init_queue(&lo->tag_set);
2010         if (IS_ERR(lo->lo_queue)) {
2011                 err = PTR_ERR(lo->lo_queue);
2012                 goto out_cleanup_tags;
2013         }
2014         lo->lo_queue->queuedata = lo;
2015
2016         blk_queue_max_hw_sectors(lo->lo_queue, BLK_DEF_MAX_SECTORS);
2017
2018         /*
2019          * By default, we do buffer IO, so it doesn't make sense to enable
2020          * merge because the I/O submitted to backing file is handled page by
2021          * page. For directio mode, merge does help to dispatch bigger request
2022          * to underlayer disk. We will enable merge once directio is enabled.
2023          */
2024         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
2025
2026         err = -ENOMEM;
2027         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
2028         if (!disk)
2029                 goto out_free_queue;
2030
2031         /*
2032          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
2033          * scanning can be requested individually per-device during its
2034          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
2035          * devices. The needed partition minors are allocated from the
2036          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
2037          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
2038          * used.
2039          *
2040          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
2041          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
2042          * multiples of max_part.
2043          *
2044          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
2045          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
2046          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
2047          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
2048          */
2049         if (!part_shift)
2050                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
2051         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
2052         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
2053         lo->lo_number           = i;
2054         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
2055         disk->major             = LOOP_MAJOR;
2056         disk->first_minor       = i << part_shift;
2057         disk->fops              = &lo_fops;
2058         disk->private_data      = lo;
2059         disk->queue             = lo->lo_queue;
2060         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
2061         add_disk(disk);
2062         *l = lo;
2063         return lo->lo_number;
2064
2065 out_free_queue:
2066         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2067 out_cleanup_tags:
2068         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2069 out_free_idr:
2070         idr_remove(&loop_index_idr, i);
2071 out_free_dev:
2072         kfree(lo);
2073 out:
2074         return err;
2075 }
2076
2077 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
2078 {
2079         del_gendisk(lo->lo_disk);
2080         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2081         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2082         put_disk(lo->lo_disk);
2083         kfree(lo);
2084 }
2085
2086 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
2087 {
2088         struct loop_device *lo = ptr;
2089         struct loop_device **l = data;
2090
2091         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
2092                 *l = lo;
2093                 return 1;
2094         }
2095         return 0;
2096 }
2097
2098 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
2099 {
2100         struct loop_device *lo;
2101         int ret = -ENODEV;
2102
2103         if (i < 0) {
2104                 int err;
2105
2106                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
2107                 if (err == 1) {
2108                         *l = lo;
2109                         ret = lo->lo_number;
2110                 }
2111                 goto out;
2112         }
2113
2114         /* lookup and return a specific i */
2115         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
2116         if (lo) {
2117                 *l = lo;
2118                 ret = lo->lo_number;
2119         }
2120 out:
2121         return ret;
2122 }
2123
2124 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
2125 {
2126         struct loop_device *lo;
2127         struct kobject *kobj;
2128         int err;
2129
2130         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2131         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2132         if (err < 0)
2133                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2134         if (err < 0)
2135                 kobj = NULL;
2136         else
2137                 kobj = get_disk_and_module(lo->lo_disk);
2138         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2139
2140         *part = 0;
2141         return kobj;
2142 }
2143
2144 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
2145                                unsigned long parm)
2146 {
2147         struct loop_device *lo;
2148         int ret;
2149
2150         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
2151         if (ret)
2152                 return ret;
2153
2154         ret = -ENOSYS;
2155         switch (cmd) {
2156         case LOOP_CTL_ADD:
2157                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2158                 if (ret >= 0) {
2159                         ret = -EEXIST;
2160                         break;
2161                 }
2162                 ret = loop_add(&lo, parm);
2163                 break;
2164         case LOOP_CTL_REMOVE:
2165                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2166                 if (ret < 0)
2167                         break;
2168                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
2169                         ret = -EBUSY;
2170                         break;
2171                 }
2172                 if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
2173                         ret = -EBUSY;
2174                         break;
2175                 }
2176                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
2177                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
2178                 loop_remove(lo);
2179                 break;
2180         case LOOP_CTL_GET_FREE:
2181                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
2182                 if (ret >= 0)
2183                         break;
2184                 ret = loop_add(&lo, -1);
2185         }
2186         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2187
2188         return ret;
2189 }
2190
2191 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
2192         .open           = nonseekable_open,
2193         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
2194         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
2195         .owner          = THIS_MODULE,
2196         .llseek         = noop_llseek,
2197 };
2198
2199 static struct miscdevice loop_misc = {
2200         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
2201         .name           = "loop-control",
2202         .fops           = &loop_ctl_fops,
2203 };
2204
2205 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
2206 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
2207
2208 static int __init loop_init(void)
2209 {
2210         int i, nr;
2211         unsigned long range;
2212         struct loop_device *lo;
2213         int err;
2214
2215         part_shift = 0;
2216         if (max_part > 0) {
2217                 part_shift = fls(max_part);
2218
2219                 /*
2220                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2221                  * to user space so that user can decide correct minor number
2222                  * if [s]he want to create more devices.
2223                  *
2224                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2225                  * for the whole disk.
2226                  */
2227                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2228         }
2229
2230         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2231                 err = -EINVAL;
2232                 goto err_out;
2233         }
2234
2235         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2236                 err = -EINVAL;
2237                 goto err_out;
2238         }
2239
2240         /*
2241          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2242          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2243          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2244          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2245          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2246          * a 'dead' device node.
2247          */
2248         if (max_loop) {
2249                 nr = max_loop;
2250                 range = max_loop << part_shift;
2251         } else {
2252                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2253                 range = 1UL << MINORBITS;
2254         }
2255
2256         err = misc_register(&loop_misc);
2257         if (err < 0)
2258                 goto err_out;
2259
2260
2261         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop")) {
2262                 err = -EIO;
2263                 goto misc_out;
2264         }
2265
2266         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
2267                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
2268
2269         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2270         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2271         for (i = 0; i < nr; i++)
2272                 loop_add(&lo, i);
2273         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2274
2275         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2276         return 0;
2277
2278 misc_out:
2279         misc_deregister(&loop_misc);
2280 err_out:
2281         return err;
2282 }
2283
2284 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
2285 {
2286         struct loop_device *lo = ptr;
2287
2288         loop_remove(lo);
2289         return 0;
2290 }
2291
2292 static void __exit loop_exit(void)
2293 {
2294         unsigned long range;
2295
2296         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
2297
2298         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
2299         idr_destroy(&loop_index_idr);
2300
2301         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
2302         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2303
2304         misc_deregister(&loop_misc);
2305 }
2306
2307 module_init(loop_init);
2308 module_exit(loop_exit);
2309
2310 #ifndef MODULE
2311 static int __init max_loop_setup(char *str)
2312 {
2313         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2314         return 1;
2315 }
2316
2317 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2318 #endif