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         if (lo->lo_state == Lo_bound)
 218                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 219         lo->use_dio = use_dio;
 220         if (use_dio) {
 221                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 222                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 223         } else {
 224                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 225                 lo->lo_flags &= ~LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 226         }
 227         if (lo->lo_state == Lo_bound)
 228                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 229 }
 230
 231 static int
 232 figure_loop_size(struct loop_device *lo, loff_t offset, loff_t sizelimit)
 233 {
 234         loff_t size = get_size(offset, sizelimit, lo->lo_backing_file);
 235         sector_t x = (sector_t)size;
 236         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 237
 238         if (unlikely((loff_t)x != size))
 239                 return -EFBIG;
 240         if (lo->lo_offset != offset)
 241                 lo->lo_offset = offset;
 242         if (lo->lo_sizelimit != sizelimit)
 243                 lo->lo_sizelimit = sizelimit;
 244         set_capacity(lo->lo_disk, x);
 245         bd_set_size(bdev, (loff_t)get_capacity(bdev->bd_disk) << 9);
 246         /* let user-space know about the new size */
 247         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 248         return 0;
 249 }
 250
 251 static inline int
 252 lo_do_transfer(struct loop_device *lo, int cmd,
 253                struct page *rpage, unsigned roffs,
 254                struct page *lpage, unsigned loffs,
 255                int size, sector_t rblock)
 256 {
 257         int ret;
 258
 259         ret = lo->transfer(lo, cmd, rpage, roffs, lpage, loffs, size, rblock);
 260         if (likely(!ret))
 261                 return 0;
 262
 263         printk_ratelimited(KERN_ERR
 264                 "loop: Transfer error at byte offset %llu, length %i.\n",
 265                 (unsigned long long)rblock << 9, size);
 266         return ret;
 267 }
 268
 269 static int lo_write_bvec(struct file *file, struct bio_vec *bvec, loff_t *ppos)
 270 {
 271         struct iov_iter i;
 272         ssize_t bw;
 273
 274         iov_iter_bvec(&i, WRITE, bvec, 1, bvec->bv_len);
 275
 276         file_start_write(file);
 277         bw = vfs_iter_write(file, &i, ppos, 0);
 278         file_end_write(file);
 279
 280         if (likely(bw ==  bvec->bv_len))
 281                 return 0;
 282
 283         printk_ratelimited(KERN_ERR
 284                 "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 285                 (unsigned long long)*ppos, bvec->bv_len);
 286         if (bw >= 0)
 287                 bw = -EIO;
 288         return bw;
 289 }
 290
 291 static int lo_write_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 292                 loff_t pos)
 293 {
 294         struct bio_vec bvec;
 295         struct req_iterator iter;
 296         int ret = 0;
 297
 298         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 299                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &bvec, &pos);
 300                 if (ret < 0)
 301                         break;
 302                 cond_resched();
 303         }
 304
 305         return ret;
 306 }
 307
 308 /*
 309  * This is the slow, transforming version that needs to double buffer the
 310  * data as it cannot do the transformations in place without having direct
 311  * access to the destination pages of the backing file.
 312  */
 313 static int lo_write_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 314                 loff_t pos)
 315 {
 316         struct bio_vec bvec, b;
 317         struct req_iterator iter;
 318         struct page *page;
 319         int ret = 0;
 320
 321         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 322         if (unlikely(!page))
 323                 return -ENOMEM;
 324
 325         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 326                 ret = lo_do_transfer(lo, WRITE, page, 0, bvec.bv_page,
 327                         bvec.bv_offset, bvec.bv_len, pos >> 9);
 328                 if (unlikely(ret))
 329                         break;
 330
 331                 b.bv_page = page;
 332                 b.bv_offset = 0;
 333                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 334                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &b, &pos);
 335                 if (ret < 0)
 336                         break;
 337         }
 338
 339         __free_page(page);
 340         return ret;
 341 }
 342
 343 static int lo_read_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 344                 loff_t pos)
 345 {
 346         struct bio_vec bvec;
 347         struct req_iterator iter;
 348         struct iov_iter i;
 349         ssize_t len;
 350
 351         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 352                 iov_iter_bvec(&i, READ, &bvec, 1, bvec.bv_len);
 353                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 354                 if (len < 0)
 355                         return len;
 356
 357                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 358
 359                 if (len != bvec.bv_len) {
 360                         struct bio *bio;
 361
 362                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 363                                 zero_fill_bio(bio);
 364                         break;
 365                 }
 366                 cond_resched();
 367         }
 368
 369         return 0;
 370 }
 371
 372 static int lo_read_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 373                 loff_t pos)
 374 {
 375         struct bio_vec bvec, b;
 376         struct req_iterator iter;
 377         struct iov_iter i;
 378         struct page *page;
 379         ssize_t len;
 380         int ret = 0;
 381
 382         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 383         if (unlikely(!page))
 384                 return -ENOMEM;
 385
 386         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 387                 loff_t offset = pos;
 388
 389                 b.bv_page = page;
 390                 b.bv_offset = 0;
 391                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 392
 393                 iov_iter_bvec(&i, READ, &b, 1, b.bv_len);
 394                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 395                 if (len < 0) {
 396                         ret = len;
 397                         goto out_free_page;
 398                 }
 399
 400                 ret = lo_do_transfer(lo, READ, page, 0, bvec.bv_page,
 401                         bvec.bv_offset, len, offset >> 9);
 402                 if (ret)
 403                         goto out_free_page;
 404
 405                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 406
 407                 if (len != bvec.bv_len) {
 408                         struct bio *bio;
 409
 410                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 411                                 zero_fill_bio(bio);
 412                         break;
 413                 }
 414         }
 415
 416         ret = 0;
 417 out_free_page:
 418         __free_page(page);
 419         return ret;
 420 }
 421
 422 static int lo_fallocate(struct loop_device *lo, struct request *rq, loff_t pos,
 423                         int mode)
 424 {
 425         /*
 426          * We use fallocate to manipulate the space mappings used by the image
 427          * a.k.a. discard/zerorange. However we do not support this if
 428          * encryption is enabled, because it may give an attacker useful
 429          * information.
 430          */
 431         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 432         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 433         int ret;
 434
 435         mode |= FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 436
 437         if (!blk_queue_discard(q)) {
 438                 ret = -EOPNOTSUPP;
 439                 goto out;
 440         }
 441
 442         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos, blk_rq_bytes(rq));
 443         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL && ret != -EOPNOTSUPP))
 444                 ret = -EIO;
 445  out:
 446         return ret;
 447 }
 448
 449 static int lo_req_flush(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 450 {
 451         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 452         int ret = vfs_fsync(file, 0);
 453         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 454                 ret = -EIO;
 455
 456         return ret;
 457 }
 458
 459 static void lo_complete_rq(struct request *rq)
 460 {
 461         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 462         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
 463
 464         if (!cmd->use_aio || cmd->ret < 0 || cmd->ret == blk_rq_bytes(rq) ||
 465             req_op(rq) != REQ_OP_READ) {
 466                 if (cmd->ret < 0)
 467                         ret = errno_to_blk_status(cmd->ret);
 468                 goto end_io;
 469         }
 470
 471         /*
 472          * Short READ - if we got some data, advance our request and
 473          * retry it. If we got no data, end the rest with EIO.
 474          */
 475         if (cmd->ret) {
 476                 blk_update_request(rq, BLK_STS_OK, cmd->ret);
 477                 cmd->ret = 0;
 478                 blk_mq_requeue_request(rq, true);
 479         } else {
 480                 if (cmd->use_aio) {
 481                         struct bio *bio = rq->bio;
 482
 483                         while (bio) {
 484                                 zero_fill_bio(bio);
 485                                 bio = bio->bi_next;
 486                         }
 487                 }
 488                 ret = BLK_STS_IOERR;
 489 end_io:
 490                 blk_mq_end_request(rq, ret);
 491         }
 492 }
 493
 494 static void lo_rw_aio_do_completion(struct loop_cmd *cmd)
 495 {
 496         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 497
 498         if (!atomic_dec_and_test(&cmd->ref))
 499                 return;
 500         kfree(cmd->bvec);
 501         cmd->bvec = NULL;
 502         blk_mq_complete_request(rq);
 503 }
 504
 505 static void lo_rw_aio_complete(struct kiocb *iocb, long ret, long ret2)
 506 {
 507         struct loop_cmd *cmd = container_of(iocb, struct loop_cmd, iocb);
 508
 509         if (cmd->css)
 510                 css_put(cmd->css);
 511         cmd->ret = ret;
 512         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 513 }
 514
 515 static int lo_rw_aio(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd,
 516                      loff_t pos, bool rw)
 517 {
 518         struct iov_iter iter;
 519         struct req_iterator rq_iter;
 520         struct bio_vec *bvec;
 521         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 522         struct bio *bio = rq->bio;
 523         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 524         struct bio_vec tmp;
 525         unsigned int offset;
 526         int nr_bvec = 0;
 527         int ret;
 528
 529         rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter)
 530                 nr_bvec++;
 531
 532         if (rq->bio != rq->biotail) {
 533
 534                 bvec = kmalloc_array(nr_bvec, sizeof(struct bio_vec),
 535                                      GFP_NOIO);
 536                 if (!bvec)
 537                         return -EIO;
 538                 cmd->bvec = bvec;
 539
 540                 /*
 541                  * The bios of the request may be started from the middle of
 542                  * the 'bvec' because of bio splitting, so we can't directly
 543                  * copy bio->bi_iov_vec to new bvec. The rq_for_each_bvec
 544                  * API will take care of all details for us.
 545                  */
 546                 rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter) {
 547                         *bvec = tmp;
 548                         bvec++;
 549                 }
 550                 bvec = cmd->bvec;
 551                 offset = 0;
 552         } else {
 553                 /*
 554                  * Same here, this bio may be started from the middle of the
 555                  * 'bvec' because of bio splitting, so offset from the bvec
 556                  * must be passed to iov iterator
 557                  */
 558                 offset = bio->bi_iter.bi_bvec_done;
 559                 bvec = __bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
 560         }
 561         atomic_set(&cmd->ref, 2);
 562
 563         iov_iter_bvec(&iter, rw, bvec, nr_bvec, blk_rq_bytes(rq));
 564         iter.iov_offset = offset;
 565
 566         cmd->iocb.ki_pos = pos;
 567         cmd->iocb.ki_filp = file;
 568         cmd->iocb.ki_complete = lo_rw_aio_complete;
 569         cmd->iocb.ki_flags = IOCB_DIRECT;
 570         cmd->iocb.ki_ioprio = IOPRIO_PRIO_VALUE(IOPRIO_CLASS_NONE, 0);
 571         if (cmd->css)
 572                 kthread_associate_blkcg(cmd->css);
 573
 574         if (rw == WRITE)
 575                 ret = call_write_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 576         else
 577                 ret = call_read_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 578
 579         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 580         kthread_associate_blkcg(NULL);
 581
 582         if (ret != -EIOCBQUEUED)
 583                 cmd->iocb.ki_complete(&cmd->iocb, ret, 0);
 584         return 0;
 585 }
 586
 587 static int do_req_filebacked(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 588 {
 589         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 590         loff_t pos = ((loff_t) blk_rq_pos(rq) << 9) + lo->lo_offset;
 591
 592         /*
 593          * lo_write_simple and lo_read_simple should have been covered
 594          * by io submit style function like lo_rw_aio(), one blocker
 595          * is that lo_read_simple() need to call flush_dcache_page after
 596          * the page is written from kernel, and it isn't easy to handle
 597          * this in io submit style function which submits all segments
 598          * of the req at one time. And direct read IO doesn't need to
 599          * run flush_dcache_page().
 600          */
 601         switch (req_op(rq)) {
 602         case REQ_OP_FLUSH:
 603                 return lo_req_flush(lo, rq);
 604         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 605                 /*
 606                  * If the caller doesn't want deallocation, call zeroout to
 607                  * write zeroes the range.  Otherwise, punch them out.
 608                  */
 609                 return lo_fallocate(lo, rq, pos,
 610                         (rq->cmd_flags & REQ_NOUNMAP) ?
 611                                 FALLOC_FL_ZERO_RANGE :
 612                                 FALLOC_FL_PUNCH_HOLE);
 613         case REQ_OP_DISCARD:
 614                 return lo_fallocate(lo, rq, pos, FALLOC_FL_PUNCH_HOLE);
 615         case REQ_OP_WRITE:
 616                 if (lo->transfer)
 617                         return lo_write_transfer(lo, rq, pos);
 618                 else if (cmd->use_aio)
 619                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, WRITE);
 620                 else
 621                         return lo_write_simple(lo, rq, pos);
 622         case REQ_OP_READ:
 623                 if (lo->transfer)
 624                         return lo_read_transfer(lo, rq, pos);
 625                 else if (cmd->use_aio)
 626                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, READ);
 627                 else
 628                         return lo_read_simple(lo, rq, pos);
 629         default:
 630                 WARN_ON_ONCE(1);
 631                 return -EIO;
 632         }
 633 }
 634
 635 static inline void loop_update_dio(struct loop_device *lo)
 636 {
 637         __loop_update_dio(lo, io_is_direct(lo->lo_backing_file) |
 638                         lo->use_dio);
 639 }
 640
 641 static void loop_reread_partitions(struct loop_device *lo,
 642                                    struct block_device *bdev)
 643 {
 644         int rc;
 645
 646         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
 647         rc = bdev_disk_changed(bdev, false);
 648         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
 649         if (rc)
 650                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d (%s) failed (rc=%d)\n",
 651                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name, rc);
 652 }
 653
 654 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 655 {
 656         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 657
 658         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && MAJOR(i->i_rdev) == LOOP_MAJOR;
 659 }
 660
 661 static int loop_validate_file(struct file *file, struct block_device *bdev)
 662 {
 663         struct inode    *inode = file->f_mapping->host;
 664         struct file     *f = file;
 665
 666         /* Avoid recursion */
 667         while (is_loop_device(f)) {
 668                 struct loop_device *l;
 669
 670                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 671                         return -EBADF;
 672
 673                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 674                 if (l->lo_state != Lo_bound) {
 675                         return -EINVAL;
 676                 }
 677                 f = l->lo_backing_file;
 678         }
 679         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 680                 return -EINVAL;
 681         return 0;
 682 }
 683
 684 /*
 685  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 686  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 687  * the original file and in High Availability environments to switch to
 688  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 689  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 690  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 691  */
 692 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 693                           unsigned int arg)
 694 {
 695         struct file     *file = NULL, *old_file;
 696         int             error;
 697         bool            partscan;
 698
 699         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 700         if (error)
 701                 return error;
 702         error = -ENXIO;
 703         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 704                 goto out_err;
 705
 706         /* the loop device has to be read-only */
 707         error = -EINVAL;
 708         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 709                 goto out_err;
 710
 711         error = -EBADF;
 712         file = fget(arg);
 713         if (!file)
 714                 goto out_err;
 715
 716         error = loop_validate_file(file, bdev);
 717         if (error)
 718                 goto out_err;
 719
 720         old_file = lo->lo_backing_file;
 721
 722         error = -EINVAL;
 723
 724         /* size of the new backing store needs to be the same */
 725         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 726                 goto out_err;
 727
 728         /* and ... switch */
 729         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 730         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 731         lo->lo_backing_file = file;
 732         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(file->f_mapping);
 733         mapping_set_gfp_mask(file->f_mapping,
 734                              lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 735         loop_update_dio(lo);
 736         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 737         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
 738         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 739         /*
 740          * We must drop file reference outside of loop_ctl_mutex as dropping
 741          * the file ref can take bd_mutex which creates circular locking
 742          * dependency.
 743          */
 744         fput(old_file);
 745         if (partscan)
 746                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 747         return 0;
 748
 749 out_err:
 750         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 751         if (file)
 752                 fput(file);
 753         return error;
 754 }
 755
 756 /* loop sysfs attributes */
 757
 758 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 759                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 760 {
 761         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 762         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 763
 764         return callback(lo, page);
 765 }
 766
 767 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 768 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 769 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 770                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 771 {                                                                       \
 772         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 773 }                                                                       \
 774 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 775         __ATTR(_name, 0444, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 776
 777 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 778 {
 779         ssize_t ret;
 780         char *p = NULL;
 781
 782         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 783         if (lo->lo_backing_file)
 784                 p = file_path(lo->lo_backing_file, buf, PAGE_SIZE - 1);
 785         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 786
 787         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 788                 ret = PTR_ERR(p);
 789         else {
 790                 ret = strlen(p);
 791                 memmove(buf, p, ret);
 792                 buf[ret++] = '\n';
 793                 buf[ret] = 0;
 794         }
 795
 796         return ret;
 797 }
 798
 799 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 800 {
 801         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 802 }
 803
 804 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 805 {
 806         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 807 }
 808
 809 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 810 {
 811         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 812
 813         return sprintf(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 814 }
 815
 816 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 817 {
 818         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 819
 820         return sprintf(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 821 }
 822
 823 static ssize_t loop_attr_dio_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 824 {
 825         int dio = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO);
 826
 827         return sprintf(buf, "%s\n", dio ? "1" : "0");
 828 }
 829
 830 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 831 LOOP_ATTR_RO(offset);
 832 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 833 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 834 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 835 LOOP_ATTR_RO(dio);
 836
 837 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 838         &loop_attr_backing_file.attr,
 839         &loop_attr_offset.attr,
 840         &loop_attr_sizelimit.attr,
 841         &loop_attr_autoclear.attr,
 842         &loop_attr_partscan.attr,
 843         &loop_attr_dio.attr,
 844         NULL,
 845 };
 846
 847 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 848         .name = "loop",
 849         .attrs= loop_attrs,
 850 };
 851
 852 static void loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 853 {
 854         lo->sysfs_inited = !sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 855                                                 &loop_attribute_group);
 856 }
 857
 858 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 859 {
 860         if (lo->sysfs_inited)
 861                 sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 862                                    &loop_attribute_group);
 863 }
 864
 865 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 866 {
 867         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 868         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 869         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 870
 871         /*
 872          * If the backing device is a block device, mirror its zeroing
 873          * capability. Set the discard sectors to the block device's zeroing
 874          * capabilities because loop discards result in blkdev_issue_zeroout(),
 875          * not blkdev_issue_discard(). This maintains consistent behavior with
 876          * file-backed loop devices: discarded regions read back as zero.
 877          */
 878         if (S_ISBLK(inode->i_mode) && !lo->lo_encrypt_key_size) {
 879                 struct request_queue *backingq;
 880
 881                 backingq = bdev_get_queue(inode->i_bdev);
 882                 blk_queue_max_discard_sectors(q,
 883                         backingq->limits.max_write_zeroes_sectors);
 884
 885                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q,
 886                         backingq->limits.max_write_zeroes_sectors);
 887
 888         /*
 889          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 890          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 891          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 892          * useful information.
 893          */
 894         } else if (!file->f_op->fallocate || lo->lo_encrypt_key_size) {
 895                 q->limits.discard_granularity = 0;
 896                 q->limits.discard_alignment = 0;
 897                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 898                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 899
 900         } else {
 901                 q->limits.discard_granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 902                 q->limits.discard_alignment = 0;
 903
 904                 blk_queue_max_discard_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 905                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, UINT_MAX >> 9);
 906         }
 907
 908         if (q->limits.max_write_zeroes_sectors)
 909                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 910         else
 911                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 912 }
 913
 914 static void loop_unprepare_queue(struct loop_device *lo)
 915 {
 916         kthread_flush_worker(&lo->worker);
 917         kthread_stop(lo->worker_task);
 918 }
 919
 920 static int loop_kthread_worker_fn(void *worker_ptr)
 921 {
 922         current->flags |= PF_LESS_THROTTLE | PF_MEMALLOC_NOIO;
 923         return kthread_worker_fn(worker_ptr);
 924 }
 925
 926 static int loop_prepare_queue(struct loop_device *lo)
 927 {
 928         kthread_init_worker(&lo->worker);
 929         lo->worker_task = kthread_run(loop_kthread_worker_fn,
 930                         &lo->worker, "loop%d", lo->lo_number);
 931         if (IS_ERR(lo->worker_task))
 932                 return -ENOMEM;
 933         set_user_nice(lo->worker_task, MIN_NICE);
 934         return 0;
 935 }
 936
 937 static void loop_update_rotational(struct loop_device *lo)
 938 {
 939         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 940         struct inode *file_inode = file->f_mapping->host;
 941         struct block_device *file_bdev = file_inode->i_sb->s_bdev;
 942         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 943         bool nonrot = true;
 944
 945         /* not all filesystems (e.g. tmpfs) have a sb->s_bdev */
 946         if (file_bdev)
 947                 nonrot = blk_queue_nonrot(bdev_get_queue(file_bdev));
 948
 949         if (nonrot)
 950                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 951         else
 952                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 953 }
 954
 955 static int loop_set_fd(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 956                        struct block_device *bdev, unsigned int arg)
 957 {
 958         struct file     *file;
 959         struct inode    *inode;
 960         struct address_space *mapping;
 961         struct block_device *claimed_bdev = NULL;
 962         int             lo_flags = 0;
 963         int             error;
 964         loff_t          size;
 965         bool            partscan;
 966
 967         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 968         __module_get(THIS_MODULE);
 969
 970         error = -EBADF;
 971         file = fget(arg);
 972         if (!file)
 973                 goto out;
 974
 975         /*
 976          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
 977          * here to avoid changing device under exclusive owner.
 978          */
 979         if (!(mode & FMODE_EXCL)) {
 980                 claimed_bdev = bd_start_claiming(bdev, loop_set_fd);
 981                 if (IS_ERR(claimed_bdev)) {
 982                         error = PTR_ERR(claimed_bdev);
 983                         goto out_putf;
 984                 }
 985         }
 986
 987         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 988         if (error)
 989                 goto out_bdev;
 990
 991         error = -EBUSY;
 992         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
 993                 goto out_unlock;
 994
 995         error = loop_validate_file(file, bdev);
 996         if (error)
 997                 goto out_unlock;
 998
 999         mapping = file->f_mapping;
1000         inode = mapping->host;
1001
1002         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
1003             !file->f_op->write_iter)
1004                 lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
1005
1006         error = -EFBIG;
1007         size = get_loop_size(lo, file);
1008         if ((loff_t)(sector_t)size != size)
1009                 goto out_unlock;
1010         error = loop_prepare_queue(lo);
1011         if (error)
1012                 goto out_unlock;
1013
1014         error = 0;
1015
1016         set_device_ro(bdev, (lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
1017
1018         lo->use_dio = false;
1019         lo->lo_device = bdev;
1020         lo->lo_flags = lo_flags;
1021         lo->lo_backing_file = file;
1022         lo->transfer = NULL;
1023         lo->ioctl = NULL;
1024         lo->lo_sizelimit = 0;
1025         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
1026         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
1027
1028         if (!(lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
1029                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
1030
1031         if (io_is_direct(lo->lo_backing_file) && inode->i_sb->s_bdev) {
1032                 /* In case of direct I/O, match underlying block size */
1033                 unsigned short bsize = bdev_logical_block_size(
1034                         inode->i_sb->s_bdev);
1035
1036                 blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, bsize);
1037                 blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, bsize);
1038                 blk_queue_io_min(lo->lo_queue, bsize);
1039         }
1040
1041         loop_update_rotational(lo);
1042         loop_update_dio(lo);
1043         set_capacity(lo->lo_disk, size);
1044         bd_set_size(bdev, size << 9);
1045         loop_sysfs_init(lo);
1046         /* let user-space know about the new size */
1047         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1048
1049         set_blocksize(bdev, S_ISBLK(inode->i_mode) ?
1050                       block_size(inode->i_bdev) : PAGE_SIZE);
1051
1052         lo->lo_state = Lo_bound;
1053         if (part_shift)
1054                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1055         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
1056
1057         /* Grab the block_device to prevent its destruction after we
1058          * put /dev/loopXX inode. Later in __loop_clr_fd() we bdput(bdev).
1059          */
1060         bdgrab(bdev);
1061         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1062         if (partscan)
1063                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1064         if (claimed_bdev)
1065                 bd_abort_claiming(bdev, claimed_bdev, loop_set_fd);
1066         return 0;
1067
1068 out_unlock:
1069         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1070 out_bdev:
1071         if (claimed_bdev)
1072                 bd_abort_claiming(bdev, claimed_bdev, loop_set_fd);
1073 out_putf:
1074         fput(file);
1075 out:
1076         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1077         module_put(THIS_MODULE);
1078         return error;
1079 }
1080
1081 static int
1082 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
1083 {
1084         int err = 0;
1085         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
1086
1087         if (xfer) {
1088                 if (xfer->release)
1089                         err = xfer->release(lo);
1090                 lo->transfer = NULL;
1091                 lo->lo_encryption = NULL;
1092                 module_put(xfer->owner);
1093         }
1094         return err;
1095 }
1096
1097 static int
1098 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
1099                const struct loop_info64 *i)
1100 {
1101         int err = 0;
1102
1103         if (xfer) {
1104                 struct module *owner = xfer->owner;
1105
1106                 if (!try_module_get(owner))
1107                         return -EINVAL;
1108                 if (xfer->init)
1109                         err = xfer->init(lo, i);
1110                 if (err)
1111                         module_put(owner);
1112                 else
1113                         lo->lo_encryption = xfer;
1114         }
1115         return err;
1116 }
1117
1118 static int __loop_clr_fd(struct loop_device *lo, bool release)
1119 {
1120         struct file *filp = NULL;
1121         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1122         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1123         int err = 0;
1124         bool partscan = false;
1125         int lo_number;
1126
1127         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1128         if (WARN_ON_ONCE(lo->lo_state != Lo_rundown)) {
1129                 err = -ENXIO;
1130                 goto out_unlock;
1131         }
1132
1133         filp = lo->lo_backing_file;
1134         if (filp == NULL) {
1135                 err = -EINVAL;
1136                 goto out_unlock;
1137         }
1138
1139         /* freeze request queue during the transition */
1140         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1141
1142         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1143         lo->lo_backing_file = NULL;
1144         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1145
1146         loop_release_xfer(lo);
1147         lo->transfer = NULL;
1148         lo->ioctl = NULL;
1149         lo->lo_device = NULL;
1150         lo->lo_encryption = NULL;
1151         lo->lo_offset = 0;
1152         lo->lo_sizelimit = 0;
1153         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1154         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1155         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1156         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1157         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1158         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1159         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, 512);
1160         if (bdev) {
1161                 bdput(bdev);
1162                 invalidate_bdev(bdev);
1163                 bdev->bd_inode->i_mapping->wb_err = 0;
1164         }
1165         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1166         loop_sysfs_exit(lo);
1167         if (bdev) {
1168                 bd_set_size(bdev, 0);
1169                 /* let user-space know about this change */
1170                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1171         }
1172         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1173         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1174         module_put(THIS_MODULE);
1175         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1176
1177         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev;
1178         lo_number = lo->lo_number;
1179         loop_unprepare_queue(lo);
1180 out_unlock:
1181         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1182         if (partscan) {
1183                 /*
1184                  * bd_mutex has been held already in release path, so don't
1185                  * acquire it if this function is called in such case.
1186                  *
1187                  * If the reread partition isn't from release path, lo_refcnt
1188                  * must be at least one and it can only become zero when the
1189                  * current holder is released.
1190                  */
1191                 if (!release)
1192                         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1193                 err = bdev_disk_changed(bdev, false);
1194                 if (!release)
1195                         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1196                 if (err)
1197                         pr_warn("%s: partition scan of loop%d failed (rc=%d)\n",
1198                                 __func__, lo_number, err);
1199                 /* Device is gone, no point in returning error */
1200                 err = 0;
1201         }
1202
1203         /*
1204          * lo->lo_state is set to Lo_unbound here after above partscan has
1205          * finished.
1206          *
1207          * There cannot be anybody else entering __loop_clr_fd() as
1208          * lo->lo_backing_file is already cleared and Lo_rundown state
1209          * protects us from all the other places trying to change the 'lo'
1210          * device.
1211          */
1212         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1213         lo->lo_flags = 0;
1214         if (!part_shift)
1215                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1216         lo->lo_state = Lo_unbound;
1217         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1218
1219         /*
1220          * Need not hold loop_ctl_mutex to fput backing file.
1221          * Calling fput holding loop_ctl_mutex triggers a circular
1222          * lock dependency possibility warning as fput can take
1223          * bd_mutex which is usually taken before loop_ctl_mutex.
1224          */
1225         if (filp)
1226                 fput(filp);
1227         return err;
1228 }
1229
1230 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1231 {
1232         int err;
1233
1234         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1235         if (err)
1236                 return err;
1237         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1238                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1239                 return -ENXIO;
1240         }
1241         /*
1242          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1243          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1244          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1245          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1246          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1247          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1248          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1249          * command to fail with EBUSY.
1250          */
1251         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1252                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1253                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1254                 return 0;
1255         }
1256         lo->lo_state = Lo_rundown;
1257         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1258
1259         return __loop_clr_fd(lo, false);
1260 }
1261
1262 static int
1263 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1264 {
1265         int err;
1266         struct loop_func_table *xfer;
1267         kuid_t uid = current_uid();
1268         struct block_device *bdev;
1269         bool partscan = false;
1270
1271         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1272         if (err)
1273                 return err;
1274         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1275             !uid_eq(lo->lo_key_owner, uid) &&
1276             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1277                 err = -EPERM;
1278                 goto out_unlock;
1279         }
1280         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1281                 err = -ENXIO;
1282                 goto out_unlock;
1283         }
1284         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE) {
1285                 err = -EINVAL;
1286                 goto out_unlock;
1287         }
1288
1289         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1290             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1291                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1292                 kill_bdev(lo->lo_device);
1293         }
1294
1295         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1296         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1297
1298         err = loop_release_xfer(lo);
1299         if (err)
1300                 goto out_unfreeze;
1301
1302         if (info->lo_encrypt_type) {
1303                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1304
1305                 if (type >= MAX_LO_CRYPT) {
1306                         err = -EINVAL;
1307                         goto out_unfreeze;
1308                 }
1309                 xfer = xfer_funcs[type];
1310                 if (xfer == NULL) {
1311                         err = -EINVAL;
1312                         goto out_unfreeze;
1313                 }
1314         } else
1315                 xfer = NULL;
1316
1317         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1318         if (err)
1319                 goto out_unfreeze;
1320
1321         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1322             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1323                 /* kill_bdev should have truncated all the pages */
1324                 if (lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1325                         err = -EAGAIN;
1326                         pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1327                                 __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1328                                 lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1329                         goto out_unfreeze;
1330                 }
1331                 if (figure_loop_size(lo, info->lo_offset, info->lo_sizelimit)) {
1332                         err = -EFBIG;
1333                         goto out_unfreeze;
1334                 }
1335         }
1336
1337         loop_config_discard(lo);
1338
1339         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1340         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1341         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1342         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1343
1344         if (!xfer)
1345                 xfer = &none_funcs;
1346         lo->transfer = xfer->transfer;
1347         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1348
1349         if ((lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) !=
1350              (info->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR))
1351                 lo->lo_flags ^= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1352
1353         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1354         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1355         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1356         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1357                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1358                        info->lo_encrypt_key_size);
1359                 lo->lo_key_owner = uid;
1360         }
1361
1362         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1363         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1364
1365 out_unfreeze:
1366         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1367
1368         if (!err && (info->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1369              !(lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1370                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1371                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1372                 bdev = lo->lo_device;
1373                 partscan = true;
1374         }
1375 out_unlock:
1376         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1377         if (partscan)
1378                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1379
1380         return err;
1381 }
1382
1383 static int
1384 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1385 {
1386         struct path path;
1387         struct kstat stat;
1388         int ret;
1389
1390         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1391         if (ret)
1392                 return ret;
1393         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1394                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1395                 return -ENXIO;
1396         }
1397
1398         memset(info, 0, sizeof(*info));
1399         info->lo_number = lo->lo_number;
1400         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1401         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1402         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1403         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1404         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1405         info->lo_encrypt_type =
1406                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1407         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1408                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1409                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1410                        lo->lo_encrypt_key_size);
1411         }
1412
1413         /* Drop loop_ctl_mutex while we call into the filesystem. */
1414         path = lo->lo_backing_file->f_path;
1415         path_get(&path);
1416         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1417         ret = vfs_getattr(&path, &stat, STATX_INO, AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1418         if (!ret) {
1419                 info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1420                 info->lo_inode = stat.ino;
1421                 info->lo_rdevice = huge_encode_dev(stat.rdev);
1422         }
1423         path_put(&path);
1424         return ret;
1425 }
1426
1427 static void
1428 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1429 {
1430         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1431         info64->lo_number = info->lo_number;
1432         info64->lo_device = info->lo_device;
1433         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1434         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1435         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1436         info64->lo_sizelimit = 0;
1437         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1438         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1439         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1440         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1441         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1442         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1443                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1444         else
1445                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1446         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1447 }
1448
1449 static int
1450 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1451 {
1452         memset(info, 0, sizeof(*info));
1453         info->lo_number = info64->lo_number;
1454         info->lo_device = info64->lo_device;
1455         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1456         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1457         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1458         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1459         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1460         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1461         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1462         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1463         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1464                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1465         else
1466                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1467         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1468
1469         /* error in case values were truncated */
1470         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1471             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1472             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1473             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1474                 return -EOVERFLOW;
1475
1476         return 0;
1477 }
1478
1479 static int
1480 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1481 {
1482         struct loop_info info;
1483         struct loop_info64 info64;
1484
1485         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1486                 return -EFAULT;
1487         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1488         return loop_set_status(lo, &info64);
1489 }
1490
1491 static int
1492 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1493 {
1494         struct loop_info64 info64;
1495
1496         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1497                 return -EFAULT;
1498         return loop_set_status(lo, &info64);
1499 }
1500
1501 static int
1502 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1503         struct loop_info info;
1504         struct loop_info64 info64;
1505         int err;
1506
1507         if (!arg)
1508                 return -EINVAL;
1509         err = loop_get_status(lo, &info64);
1510         if (!err)
1511                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1512         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1513                 err = -EFAULT;
1514
1515         return err;
1516 }
1517
1518 static int
1519 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1520         struct loop_info64 info64;
1521         int err;
1522
1523         if (!arg)
1524                 return -EINVAL;
1525         err = loop_get_status(lo, &info64);
1526         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1527                 err = -EFAULT;
1528
1529         return err;
1530 }
1531
1532 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1533 {
1534         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1535                 return -ENXIO;
1536
1537         return figure_loop_size(lo, lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit);
1538 }
1539
1540 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1541 {
1542         int error = -ENXIO;
1543         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1544                 goto out;
1545
1546         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1547         if (lo->use_dio == !!arg)
1548                 return 0;
1549         error = -EINVAL;
1550  out:
1551         return error;
1552 }
1553
1554 static int loop_set_block_size(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1555 {
1556         int err = 0;
1557
1558         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1559                 return -ENXIO;
1560
1561         if (arg < 512 || arg > PAGE_SIZE || !is_power_of_2(arg))
1562                 return -EINVAL;
1563
1564         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size == arg)
1565                 return 0;
1566
1567         sync_blockdev(lo->lo_device);
1568         kill_bdev(lo->lo_device);
1569
1570         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1571
1572         /* kill_bdev should have truncated all the pages */
1573         if (lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1574                 err = -EAGAIN;
1575                 pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1576                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1577                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1578                 goto out_unfreeze;
1579         }
1580
1581         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1582         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1583         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, arg);
1584         loop_update_dio(lo);
1585 out_unfreeze:
1586         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1587
1588         return err;
1589 }
1590
1591 static int lo_simple_ioctl(struct loop_device *lo, unsigned int cmd,
1592                            unsigned long arg)
1593 {
1594         int err;
1595
1596         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1597         if (err)
1598                 return err;
1599         switch (cmd) {
1600         case LOOP_SET_CAPACITY:
1601                 err = loop_set_capacity(lo);
1602                 break;
1603         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1604                 err = loop_set_dio(lo, arg);
1605                 break;
1606         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1607                 err = loop_set_block_size(lo, arg);
1608                 break;
1609         default:
1610                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1611         }
1612         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1613         return err;
1614 }
1615
1616 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1617         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1618 {
1619         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1620         int err;
1621
1622         switch (cmd) {
1623         case LOOP_SET_FD:
1624                 return loop_set_fd(lo, mode, bdev, arg);
1625         case LOOP_CHANGE_FD:
1626                 return loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1627         case LOOP_CLR_FD:
1628                 return loop_clr_fd(lo);
1629         case LOOP_SET_STATUS:
1630                 err = -EPERM;
1631                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1632                         err = loop_set_status_old(lo,
1633                                         (struct loop_info __user *)arg);
1634                 }
1635                 break;
1636         case LOOP_GET_STATUS:
1637                 return loop_get_status_old(lo, (struct loop_info __user *) arg);
1638         case LOOP_SET_STATUS64:
1639                 err = -EPERM;
1640                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1641                         err = loop_set_status64(lo,
1642                                         (struct loop_info64 __user *) arg);
1643                 }
1644                 break;
1645         case LOOP_GET_STATUS64:
1646                 return loop_get_status64(lo, (struct loop_info64 __user *) arg);
1647         case LOOP_SET_CAPACITY:
1648         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1649         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1650                 if (!(mode & FMODE_WRITE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1651                         return -EPERM;
1652                 /* Fall through */
1653         default:
1654                 err = lo_simple_ioctl(lo, cmd, arg);
1655                 break;
1656         }
1657
1658         return err;
1659 }
1660
1661 #ifdef CONFIG_COMPAT
1662 struct compat_loop_info {
1663         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1664         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1665         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1666         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1667         compat_int_t    lo_offset;
1668         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1669         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1670         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1671         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1672         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1673         compat_ulong_t  lo_init[2];
1674         char            reserved[4];
1675 };
1676
1677 /*
1678  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1679  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1680  */
1681 static noinline int
1682 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1683                         struct loop_info64 *info64)
1684 {
1685         struct compat_loop_info info;
1686
1687         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1688                 return -EFAULT;
1689
1690         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1691         info64->lo_number = info.lo_number;
1692         info64->lo_device = info.lo_device;
1693         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1694         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1695         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1696         info64->lo_sizelimit = 0;
1697         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1698         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1699         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1700         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1701         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1702         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1703                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1704         else
1705                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1706         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1707         return 0;
1708 }
1709
1710 /*
1711  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1712  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1713  */
1714 static noinline int
1715 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1716                       struct compat_loop_info __user *arg)
1717 {
1718         struct compat_loop_info info;
1719
1720         memset(&info, 0, sizeof(info));
1721         info.lo_number = info64->lo_number;
1722         info.lo_device = info64->lo_device;
1723         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1724         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1725         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1726         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1727         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1728         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1729         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1730         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1731         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1732                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1733         else
1734                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1735         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1736
1737         /* error in case values were truncated */
1738         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1739             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1740             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1741             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1742             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1743             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1744                 return -EOVERFLOW;
1745
1746         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1747                 return -EFAULT;
1748         return 0;
1749 }
1750
1751 static int
1752 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1753                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1754 {
1755         struct loop_info64 info64;
1756         int ret;
1757
1758         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1759         if (ret < 0)
1760                 return ret;
1761         return loop_set_status(lo, &info64);
1762 }
1763
1764 static int
1765 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1766                        struct compat_loop_info __user *arg)
1767 {
1768         struct loop_info64 info64;
1769         int err;
1770
1771         if (!arg)
1772                 return -EINVAL;
1773         err = loop_get_status(lo, &info64);
1774         if (!err)
1775                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1776         return err;
1777 }
1778
1779 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1780                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1781 {
1782         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1783         int err;
1784
1785         switch(cmd) {
1786         case LOOP_SET_STATUS:
1787                 err = loop_set_status_compat(lo,
1788                              (const struct compat_loop_info __user *)arg);
1789                 break;
1790         case LOOP_GET_STATUS:
1791                 err = loop_get_status_compat(lo,
1792                                      (struct compat_loop_info __user *)arg);
1793                 break;
1794         case LOOP_SET_CAPACITY:
1795         case LOOP_CLR_FD:
1796         case LOOP_GET_STATUS64:
1797         case LOOP_SET_STATUS64:
1798                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1799                 /* fall through */
1800         case LOOP_SET_FD:
1801         case LOOP_CHANGE_FD:
1802         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1803         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1804                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1805                 break;
1806         default:
1807                 err = -ENOIOCTLCMD;
1808                 break;
1809         }
1810         return err;
1811 }
1812 #endif
1813
1814 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1815 {
1816         struct loop_device *lo;
1817         int err;
1818
1819         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1820         if (err)
1821                 return err;
1822         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1823         if (!lo) {
1824                 err = -ENXIO;
1825                 goto out;
1826         }
1827
1828         atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1829 out:
1830         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1831         return err;
1832 }
1833
1834 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1835 {
1836         struct loop_device *lo;
1837
1838         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1839         lo = disk->private_data;
1840         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1841                 goto out_unlock;
1842
1843         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1844                 if (lo->lo_state != Lo_bound)
1845                         goto out_unlock;
1846                 lo->lo_state = Lo_rundown;
1847                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1848                 /*
1849                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1850                  * and remove configuration after last close.
1851                  */
1852                 __loop_clr_fd(lo, true);
1853                 return;
1854         } else if (lo->lo_state == Lo_bound) {
1855                 /*
1856                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1857                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1858                  */
1859                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1860                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1861         }
1862
1863 out_unlock:
1864         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1865 }
1866
1867 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1868         .owner =        THIS_MODULE,
1869         .open =         lo_open,
1870         .release =      lo_release,
1871         .ioctl =        lo_ioctl,
1872 #ifdef CONFIG_COMPAT
1873         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1874 #endif
1875 };
1876
1877 /*
1878  * And now the modules code and kernel interface.
1879  */
1880 static int max_loop;
1881 module_param(max_loop, int, 0444);
1882 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1883 module_param(max_part, int, 0444);
1884 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1885 MODULE_LICENSE("GPL");
1886 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1887
1888 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1889 {
1890         unsigned int n = funcs->number;
1891
1892         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1893                 return -EINVAL;
1894         xfer_funcs[n] = funcs;
1895         return 0;
1896 }
1897
1898 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1899 {
1900         struct loop_device *lo = ptr;
1901         struct loop_func_table *xfer = data;
1902
1903         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1904         if (lo->lo_encryption == xfer)
1905                 loop_release_xfer(lo);
1906         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1907         return 0;
1908 }
1909
1910 int loop_unregister_transfer(int number)
1911 {
1912         unsigned int n = number;
1913         struct loop_func_table *xfer;
1914
1915         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1916                 return -EINVAL;
1917
1918         xfer_funcs[n] = NULL;
1919         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1920         return 0;
1921 }
1922
1923 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1924 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
1925
1926 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1927                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
1928 {
1929         struct request *rq = bd->rq;
1930         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1931         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1932
1933         blk_mq_start_request(rq);
1934
1935         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1936                 return BLK_STS_IOERR;
1937
1938         switch (req_op(rq)) {
1939         case REQ_OP_FLUSH:
1940         case REQ_OP_DISCARD:
1941         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1942                 cmd->use_aio = false;
1943                 break;
1944         default:
1945                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
1946                 break;
1947         }
1948
1949         /* always use the first bio's css */
1950 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1951         if (cmd->use_aio && rq->bio && rq->bio->bi_blkg) {
1952                 cmd->css = &bio_blkcg(rq->bio)->css;
1953                 css_get(cmd->css);
1954         } else
1955 #endif
1956                 cmd->css = NULL;
1957         kthread_queue_work(&lo->worker, &cmd->work);
1958
1959         return BLK_STS_OK;
1960 }
1961
1962 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
1963 {
1964         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
1965         const bool write = op_is_write(req_op(rq));
1966         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1967         int ret = 0;
1968
1969         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
1970                 ret = -EIO;
1971                 goto failed;
1972         }
1973
1974         ret = do_req_filebacked(lo, rq);
1975  failed:
1976         /* complete non-aio request */
1977         if (!cmd->use_aio || ret) {
1978                 if (ret == -EOPNOTSUPP)
1979                         cmd->ret = ret;
1980                 else
1981                         cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
1982                 blk_mq_complete_request(rq);
1983         }
1984 }
1985
1986 static void loop_queue_work(struct kthread_work *work)
1987 {
1988         struct loop_cmd *cmd =
1989                 container_of(work, struct loop_cmd, work);
1990
1991         loop_handle_cmd(cmd);
1992 }
1993
1994 static int loop_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
1995                 unsigned int hctx_idx, unsigned int numa_node)
1996 {
1997         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1998
1999         kthread_init_work(&cmd->work, loop_queue_work);
2000         return 0;
2001 }
2002
2003 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
2004         .queue_rq       = loop_queue_rq,
2005         .init_request   = loop_init_request,
2006         .complete       = lo_complete_rq,
2007 };
2008
2009 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
2010 {
2011         struct loop_device *lo;
2012         struct gendisk *disk;
2013         int err;
2014
2015         err = -ENOMEM;
2016         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
2017         if (!lo)
2018                 goto out;
2019
2020         lo->lo_state = Lo_unbound;
2021
2022         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
2023         if (i >= 0) {
2024                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
2025                 if (err == -ENOSPC)
2026                         err = -EEXIST;
2027         } else {
2028                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
2029         }
2030         if (err < 0)
2031                 goto out_free_dev;
2032         i = err;
2033
2034         err = -ENOMEM;
2035         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
2036         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
2037         lo->tag_set.queue_depth = 128;
2038         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
2039         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
2040         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE;
2041         lo->tag_set.driver_data = lo;
2042
2043         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
2044         if (err)
2045                 goto out_free_idr;
2046
2047         lo->lo_queue = blk_mq_init_queue(&lo->tag_set);
2048         if (IS_ERR(lo->lo_queue)) {
2049                 err = PTR_ERR(lo->lo_queue);
2050                 goto out_cleanup_tags;
2051         }
2052         lo->lo_queue->queuedata = lo;
2053
2054         blk_queue_max_hw_sectors(lo->lo_queue, BLK_DEF_MAX_SECTORS);
2055
2056         /*
2057          * By default, we do buffer IO, so it doesn't make sense to enable
2058          * merge because the I/O submitted to backing file is handled page by
2059          * page. For directio mode, merge does help to dispatch bigger request
2060          * to underlayer disk. We will enable merge once directio is enabled.
2061          */
2062         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
2063
2064         err = -ENOMEM;
2065         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
2066         if (!disk)
2067                 goto out_free_queue;
2068
2069         /*
2070          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
2071          * scanning can be requested individually per-device during its
2072          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
2073          * devices. The needed partition minors are allocated from the
2074          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
2075          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
2076          * used.
2077          *
2078          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
2079          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
2080          * multiples of max_part.
2081          *
2082          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
2083          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
2084          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
2085          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
2086          */
2087         if (!part_shift)
2088                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
2089         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
2090         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
2091         lo->lo_number           = i;
2092         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
2093         disk->major             = LOOP_MAJOR;
2094         disk->first_minor       = i << part_shift;
2095         disk->fops              = &lo_fops;
2096         disk->private_data      = lo;
2097         disk->queue             = lo->lo_queue;
2098         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
2099         add_disk(disk);
2100         *l = lo;
2101         return lo->lo_number;
2102
2103 out_free_queue:
2104         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2105 out_cleanup_tags:
2106         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2107 out_free_idr:
2108         idr_remove(&loop_index_idr, i);
2109 out_free_dev:
2110         kfree(lo);
2111 out:
2112         return err;
2113 }
2114
2115 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
2116 {
2117         del_gendisk(lo->lo_disk);
2118         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2119         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2120         put_disk(lo->lo_disk);
2121         kfree(lo);
2122 }
2123
2124 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
2125 {
2126         struct loop_device *lo = ptr;
2127         struct loop_device **l = data;
2128
2129         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
2130                 *l = lo;
2131                 return 1;
2132         }
2133         return 0;
2134 }
2135
2136 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
2137 {
2138         struct loop_device *lo;
2139         int ret = -ENODEV;
2140
2141         if (i < 0) {
2142                 int err;
2143
2144                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
2145                 if (err == 1) {
2146                         *l = lo;
2147                         ret = lo->lo_number;
2148                 }
2149                 goto out;
2150         }
2151
2152         /* lookup and return a specific i */
2153         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
2154         if (lo) {
2155                 *l = lo;
2156                 ret = lo->lo_number;
2157         }
2158 out:
2159         return ret;
2160 }
2161
2162 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
2163 {
2164         struct loop_device *lo;
2165         struct kobject *kobj;
2166         int err;
2167
2168         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2169         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2170         if (err < 0)
2171                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2172         if (err < 0)
2173                 kobj = NULL;
2174         else
2175                 kobj = get_disk_and_module(lo->lo_disk);
2176         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2177
2178         *part = 0;
2179         return kobj;
2180 }
2181
2182 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
2183                                unsigned long parm)
2184 {
2185         struct loop_device *lo;
2186         int ret;
2187
2188         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
2189         if (ret)
2190                 return ret;
2191
2192         ret = -ENOSYS;
2193         switch (cmd) {
2194         case LOOP_CTL_ADD:
2195                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2196                 if (ret >= 0) {
2197                         ret = -EEXIST;
2198                         break;
2199                 }
2200                 ret = loop_add(&lo, parm);
2201                 break;
2202         case LOOP_CTL_REMOVE:
2203                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2204                 if (ret < 0)
2205                         break;
2206                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
2207                         ret = -EBUSY;
2208                         break;
2209                 }
2210                 if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
2211                         ret = -EBUSY;
2212                         break;
2213                 }
2214                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
2215                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
2216                 loop_remove(lo);
2217                 break;
2218         case LOOP_CTL_GET_FREE:
2219                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
2220                 if (ret >= 0)
2221                         break;
2222                 ret = loop_add(&lo, -1);
2223         }
2224         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2225
2226         return ret;
2227 }
2228
2229 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
2230         .open           = nonseekable_open,
2231         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
2232         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
2233         .owner          = THIS_MODULE,
2234         .llseek         = noop_llseek,
2235 };
2236
2237 static struct miscdevice loop_misc = {
2238         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
2239         .name           = "loop-control",
2240         .fops           = &loop_ctl_fops,
2241 };
2242
2243 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
2244 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
2245
2246 static int __init loop_init(void)
2247 {
2248         int i, nr;
2249         unsigned long range;
2250         struct loop_device *lo;
2251         int err;
2252
2253         part_shift = 0;
2254         if (max_part > 0) {
2255                 part_shift = fls(max_part);
2256
2257                 /*
2258                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2259                  * to user space so that user can decide correct minor number
2260                  * if [s]he want to create more devices.
2261                  *
2262                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2263                  * for the whole disk.
2264                  */
2265                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2266         }
2267
2268         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2269                 err = -EINVAL;
2270                 goto err_out;
2271         }
2272
2273         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2274                 err = -EINVAL;
2275                 goto err_out;
2276         }
2277
2278         /*
2279          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2280          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2281          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2282          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2283          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2284          * a 'dead' device node.
2285          */
2286         if (max_loop) {
2287                 nr = max_loop;
2288                 range = max_loop << part_shift;
2289         } else {
2290                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2291                 range = 1UL << MINORBITS;
2292         }
2293
2294         err = misc_register(&loop_misc);
2295         if (err < 0)
2296                 goto err_out;
2297
2298
2299         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop")) {
2300                 err = -EIO;
2301                 goto misc_out;
2302         }
2303
2304         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
2305                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
2306
2307         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2308         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2309         for (i = 0; i < nr; i++)
2310                 loop_add(&lo, i);
2311         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2312
2313         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2314         return 0;
2315
2316 misc_out:
2317         misc_deregister(&loop_misc);
2318 err_out:
2319         return err;
2320 }
2321
2322 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
2323 {
2324         struct loop_device *lo = ptr;
2325
2326         loop_remove(lo);
2327         return 0;
2328 }
2329
2330 static void __exit loop_exit(void)
2331 {
2332         unsigned long range;
2333
2334         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
2335
2336         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
2337         idr_destroy(&loop_index_idr);
2338
2339         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
2340         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2341
2342         misc_deregister(&loop_misc);
2343 }
2344
2345 module_init(loop_init);
2346 module_exit(loop_exit);
2347
2348 #ifndef MODULE
2349 static int __init max_loop_setup(char *str)
2350 {
2351         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2352         return 1;
2353 }
2354
2355 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2356 #endif