fs/aio.c

   1 /*
   2  *      An async IO implementation for Linux
   3  *      Written by Benjamin LaHaise <bcrl@kvack.org>
   4  *
   5  *      Implements an efficient asynchronous io interface.
   6  *
   7  *      Copyright 2000, 2001, 2002 Red Hat, Inc.  All Rights Reserved.
   8  *
   9  *      See ../COPYING for licensing terms.
  10  */
  11 #define pr_fmt(fmt) "%s: " fmt, __func__
  12
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/time.h>
  17 #include <linux/aio_abi.h>
  18 #include <linux/export.h>
  19 #include <linux/syscalls.h>
  20 #include <linux/backing-dev.h>
  21 #include <linux/uio.h>
  22
  23 #include <linux/sched.h>
  24 #include <linux/fs.h>
  25 #include <linux/file.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/mman.h>
  28 #include <linux/mmu_context.h>
  29 #include <linux/percpu.h>
  30 #include <linux/slab.h>
  31 #include <linux/timer.h>
  32 #include <linux/aio.h>
  33 #include <linux/highmem.h>
  34 #include <linux/workqueue.h>
  35 #include <linux/security.h>
  36 #include <linux/eventfd.h>
  37 #include <linux/blkdev.h>
  38 #include <linux/compat.h>
  39 #include <linux/migrate.h>
  40 #include <linux/ramfs.h>
  41 #include <linux/percpu-refcount.h>
  42 #include <linux/mount.h>
  43 #include <linux/nospec.h>
  44
  45 #include <asm/kmap_types.h>
  46 #include <asm/uaccess.h>
  47
  48 #include "internal.h"
  49
  50 #define AIO_RING_MAGIC                  0xa10a10a1
  51 #define AIO_RING_COMPAT_FEATURES        1
  52 #define AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES      0
  53 struct aio_ring {
  54         unsigned        id;     /* kernel internal index number */
  55         unsigned        nr;     /* number of io_events */
  56         unsigned        head;   /* Written to by userland or under ring_lock
  57                                  * mutex by aio_read_events_ring(). */
  58         unsigned        tail;
  59
  60         unsigned        magic;
  61         unsigned        compat_features;
  62         unsigned        incompat_features;
  63         unsigned        header_length;  /* size of aio_ring */
  64
  65
  66         struct io_event         io_events[0];
  67 }; /* 128 bytes + ring size */
  68
  69 #define AIO_RING_PAGES  8
  70
  71 struct kioctx_table {
  72         struct rcu_head         rcu;
  73         unsigned                nr;
  74         struct kioctx __rcu     *table[];
  75 };
  76
  77 struct kioctx_cpu {
  78         unsigned                reqs_available;
  79 };
  80
  81 struct ctx_rq_wait {
  82         struct completion comp;
  83         atomic_t count;
  84 };
  85
  86 struct kioctx {
  87         struct percpu_ref       users;
  88         atomic_t                dead;
  89
  90         struct percpu_ref       reqs;
  91
  92         unsigned long           user_id;
  93
  94         struct __percpu kioctx_cpu *cpu;
  95
  96         /*
  97          * For percpu reqs_available, number of slots we move to/from global
  98          * counter at a time:
  99          */
 100         unsigned                req_batch;
 101         /*
 102          * This is what userspace passed to io_setup(), it's not used for
 103          * anything but counting against the global max_reqs quota.
 104          *
 105          * The real limit is nr_events - 1, which will be larger (see
 106          * aio_setup_ring())
 107          */
 108         unsigned                max_reqs;
 109
 110         /* Size of ringbuffer, in units of struct io_event */
 111         unsigned                nr_events;
 112
 113         unsigned long           mmap_base;
 114         unsigned long           mmap_size;
 115
 116         struct page             **ring_pages;
 117         long                    nr_pages;
 118
 119         struct rcu_head         free_rcu;
 120         struct work_struct      free_work;      /* see free_ioctx() */
 121
 122         /*
 123          * signals when all in-flight requests are done
 124          */
 125         struct ctx_rq_wait      *rq_wait;
 126
 127         struct {
 128                 /*
 129                  * This counts the number of available slots in the ringbuffer,
 130                  * so we avoid overflowing it: it's decremented (if positive)
 131                  * when allocating a kiocb and incremented when the resulting
 132                  * io_event is pulled off the ringbuffer.
 133                  *
 134                  * We batch accesses to it with a percpu version.
 135                  */
 136                 atomic_t        reqs_available;
 137         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 138
 139         struct {
 140                 spinlock_t      ctx_lock;
 141                 struct list_head active_reqs;   /* used for cancellation */
 142         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 143
 144         struct {
 145                 struct mutex    ring_lock;
 146                 wait_queue_head_t wait;
 147         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 148
 149         struct {
 150                 unsigned        tail;
 151                 unsigned        completed_events;
 152                 spinlock_t      completion_lock;
 153         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 154
 155         struct page             *internal_pages[AIO_RING_PAGES];
 156         struct file             *aio_ring_file;
 157
 158         unsigned                id;
 159 };
 160
 161 /*
 162  * We use ki_cancel == KIOCB_CANCELLED to indicate that a kiocb has been either
 163  * cancelled or completed (this makes a certain amount of sense because
 164  * successful cancellation - io_cancel() - does deliver the completion to
 165  * userspace).
 166  *
 167  * And since most things don't implement kiocb cancellation and we'd really like
 168  * kiocb completion to be lockless when possible, we use ki_cancel to
 169  * synchronize cancellation and completion - we only set it to KIOCB_CANCELLED
 170  * with xchg() or cmpxchg(), see batch_complete_aio() and kiocb_cancel().
 171  */
 172 #define KIOCB_CANCELLED         ((void *) (~0ULL))
 173
 174 struct aio_kiocb {
 175         struct kiocb            common;
 176
 177         struct kioctx           *ki_ctx;
 178         kiocb_cancel_fn         *ki_cancel;
 179
 180         struct iocb __user      *ki_user_iocb;  /* user's aiocb */
 181         __u64                   ki_user_data;   /* user's data for completion */
 182
 183         struct list_head        ki_list;        /* the aio core uses this
 184                                                  * for cancellation */
 185
 186         /*
 187          * If the aio_resfd field of the userspace iocb is not zero,
 188          * this is the underlying eventfd context to deliver events to.
 189          */
 190         struct eventfd_ctx      *ki_eventfd;
 191 };
 192
 193 /*------ sysctl variables----*/
 194 static DEFINE_SPINLOCK(aio_nr_lock);
 195 unsigned long aio_nr;           /* current system wide number of aio requests */
 196 unsigned long aio_max_nr = 0x10000; /* system wide maximum number of aio requests */
 197 /*----end sysctl variables---*/
 198
 199 static struct kmem_cache        *kiocb_cachep;
 200 static struct kmem_cache        *kioctx_cachep;
 201
 202 static struct vfsmount *aio_mnt;
 203
 204 static const struct file_operations aio_ring_fops;
 205 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops;
 206
 207 static struct file *aio_private_file(struct kioctx *ctx, loff_t nr_pages)
 208 {
 209         struct qstr this = QSTR_INIT("[aio]", 5);
 210         struct file *file;
 211         struct path path;
 212         struct inode *inode = alloc_anon_inode(aio_mnt->mnt_sb);
 213         if (IS_ERR(inode))
 214                 return ERR_CAST(inode);
 215
 216         inode->i_mapping->a_ops = &aio_ctx_aops;
 217         inode->i_mapping->private_data = ctx;
 218         inode->i_size = PAGE_SIZE * nr_pages;
 219
 220         path.dentry = d_alloc_pseudo(aio_mnt->mnt_sb, &this);
 221         if (!path.dentry) {
 222                 iput(inode);
 223                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 224         }
 225         path.mnt = mntget(aio_mnt);
 226
 227         d_instantiate(path.dentry, inode);
 228         file = alloc_file(&path, FMODE_READ | FMODE_WRITE, &aio_ring_fops);
 229         if (IS_ERR(file)) {
 230                 path_put(&path);
 231                 return file;
 232         }
 233
 234         file->f_flags = O_RDWR;
 235         return file;
 236 }
 237
 238 static struct dentry *aio_mount(struct file_system_type *fs_type,
 239                                 int flags, const char *dev_name, void *data)
 240 {
 241         static const struct dentry_operations ops = {
 242                 .d_dname        = simple_dname,
 243         };
 244         struct dentry *root = mount_pseudo(fs_type, "aio:", NULL, &ops,
 245                                            AIO_RING_MAGIC);
 246
 247         if (!IS_ERR(root))
 248                 root->d_sb->s_iflags |= SB_I_NOEXEC;
 249         return root;
 250 }
 251
 252 /* aio_setup
 253  *      Creates the slab caches used by the aio routines, panic on
 254  *      failure as this is done early during the boot sequence.
 255  */
 256 static int __init aio_setup(void)
 257 {
 258         static struct file_system_type aio_fs = {
 259                 .name           = "aio",
 260                 .mount          = aio_mount,
 261                 .kill_sb        = kill_anon_super,
 262         };
 263         aio_mnt = kern_mount(&aio_fs);
 264         if (IS_ERR(aio_mnt))
 265                 panic("Failed to create aio fs mount.");
 266
 267         kiocb_cachep = KMEM_CACHE(aio_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 268         kioctx_cachep = KMEM_CACHE(kioctx,SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 269
 270         pr_debug("sizeof(struct page) = %zu\n", sizeof(struct page));
 271
 272         return 0;
 273 }
 274 __initcall(aio_setup);
 275
 276 static void put_aio_ring_file(struct kioctx *ctx)
 277 {
 278         struct file *aio_ring_file = ctx->aio_ring_file;
 279         struct address_space *i_mapping;
 280
 281         if (aio_ring_file) {
 282                 truncate_setsize(aio_ring_file->f_inode, 0);
 283
 284                 /* Prevent further access to the kioctx from migratepages */
 285                 i_mapping = aio_ring_file->f_inode->i_mapping;
 286                 spin_lock(&i_mapping->private_lock);
 287                 i_mapping->private_data = NULL;
 288                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 289                 spin_unlock(&i_mapping->private_lock);
 290
 291                 fput(aio_ring_file);
 292         }
 293 }
 294
 295 static void aio_free_ring(struct kioctx *ctx)
 296 {
 297         int i;
 298
 299         /* Disconnect the kiotx from the ring file.  This prevents future
 300          * accesses to the kioctx from page migration.
 301          */
 302         put_aio_ring_file(ctx);
 303
 304         for (i = 0; i < ctx->nr_pages; i++) {
 305                 struct page *page;
 306                 pr_debug("pid(%d) [%d] page->count=%d\n", current->pid, i,
 307                                 page_count(ctx->ring_pages[i]));
 308                 page = ctx->ring_pages[i];
 309                 if (!page)
 310                         continue;
 311                 ctx->ring_pages[i] = NULL;
 312                 put_page(page);
 313         }
 314
 315         if (ctx->ring_pages && ctx->ring_pages != ctx->internal_pages) {
 316                 kfree(ctx->ring_pages);
 317                 ctx->ring_pages = NULL;
 318         }
 319 }
 320
 321 static int aio_ring_mremap(struct vm_area_struct *vma)
 322 {
 323         struct file *file = vma->vm_file;
 324         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 325         struct kioctx_table *table;
 326         int i, res = -EINVAL;
 327
 328         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 329         rcu_read_lock();
 330         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 331         for (i = 0; i < table->nr; i++) {
 332                 struct kioctx *ctx;
 333
 334                 ctx = rcu_dereference(table->table[i]);
 335                 if (ctx && ctx->aio_ring_file == file) {
 336                         if (!atomic_read(&ctx->dead)) {
 337                                 ctx->user_id = ctx->mmap_base = vma->vm_start;
 338                                 res = 0;
 339                         }
 340                         break;
 341                 }
 342         }
 343
 344         rcu_read_unlock();
 345         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 346         return res;
 347 }
 348
 349 static const struct vm_operations_struct aio_ring_vm_ops = {
 350         .mremap         = aio_ring_mremap,
 351 #if IS_ENABLED(CONFIG_MMU)
 352         .fault          = filemap_fault,
 353         .map_pages      = filemap_map_pages,
 354         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
 355 #endif
 356 };
 357
 358 static int aio_ring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 359 {
 360         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND;
 361         vma->vm_ops = &aio_ring_vm_ops;
 362         return 0;
 363 }
 364
 365 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
 366         .mmap = aio_ring_mmap,
 367 };
 368
 369 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 370 static int aio_migratepage(struct address_space *mapping, struct page *new,
 371                         struct page *old, enum migrate_mode mode)
 372 {
 373         struct kioctx *ctx;
 374         unsigned long flags;
 375         pgoff_t idx;
 376         int rc;
 377
 378         rc = 0;
 379
 380         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
 381         spin_lock(&mapping->private_lock);
 382         ctx = mapping->private_data;
 383         if (!ctx) {
 384                 rc = -EINVAL;
 385                 goto out;
 386         }
 387
 388         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
 389          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
 390          * a partially initialized kiotx.
 391          */
 392         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
 393                 rc = -EAGAIN;
 394                 goto out;
 395         }
 396
 397         idx = old->index;
 398         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
 399                 /* Make sure the old page hasn't already been changed */
 400                 if (ctx->ring_pages[idx] != old)
 401                         rc = -EAGAIN;
 402         } else
 403                 rc = -EINVAL;
 404
 405         if (rc != 0)
 406                 goto out_unlock;
 407
 408         /* Writeback must be complete */
 409         BUG_ON(PageWriteback(old));
 410         get_page(new);
 411
 412         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, new, old, NULL, mode, 1);
 413         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 414                 put_page(new);
 415                 goto out_unlock;
 416         }
 417
 418         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
 419          * while the old page is copied to the new.  This prevents new
 420          * events from being lost.
 421          */
 422         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
 423         migrate_page_copy(new, old);
 424         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != old);
 425         ctx->ring_pages[idx] = new;
 426         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
 427
 428         /* The old page is no longer accessible. */
 429         put_page(old);
 430
 431 out_unlock:
 432         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 433 out:
 434         spin_unlock(&mapping->private_lock);
 435         return rc;
 436 }
 437 #endif
 438
 439 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
 440         .set_page_dirty = __set_page_dirty_no_writeback,
 441 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 442         .migratepage    = aio_migratepage,
 443 #endif
 444 };
 445
 446 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx)
 447 {
 448         struct aio_ring *ring;
 449         unsigned nr_events = ctx->max_reqs;
 450         struct mm_struct *mm = current->mm;
 451         unsigned long size, unused;
 452         int nr_pages;
 453         int i;
 454         struct file *file;
 455
 456         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
 457         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
 458
 459         size = sizeof(struct aio_ring);
 460         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
 461
 462         nr_pages = PFN_UP(size);
 463         if (nr_pages < 0)
 464                 return -EINVAL;
 465
 466         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
 467         if (IS_ERR(file)) {
 468                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 469                 return -ENOMEM;
 470         }
 471
 472         ctx->aio_ring_file = file;
 473         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
 474                         / sizeof(struct io_event);
 475
 476         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
 477         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
 478                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
 479                                           GFP_KERNEL);
 480                 if (!ctx->ring_pages) {
 481                         put_aio_ring_file(ctx);
 482                         return -ENOMEM;
 483                 }
 484         }
 485
 486         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 487                 struct page *page;
 488                 page = find_or_create_page(file->f_inode->i_mapping,
 489                                            i, GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
 490                 if (!page)
 491                         break;
 492                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
 493                          current->pid, i, page_count(page));
 494                 SetPageUptodate(page);
 495                 unlock_page(page);
 496
 497                 ctx->ring_pages[i] = page;
 498         }
 499         ctx->nr_pages = i;
 500
 501         if (unlikely(i != nr_pages)) {
 502                 aio_free_ring(ctx);
 503                 return -ENOMEM;
 504         }
 505
 506         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 507         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
 508
 509         if (down_write_killable(&mm->mmap_sem)) {
 510                 ctx->mmap_size = 0;
 511                 aio_free_ring(ctx);
 512                 return -EINTR;
 513         }
 514
 515         ctx->mmap_base = do_mmap_pgoff(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
 516                                        PROT_READ | PROT_WRITE,
 517                                        MAP_SHARED, 0, &unused);
 518         up_write(&mm->mmap_sem);
 519         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
 520                 ctx->mmap_size = 0;
 521                 aio_free_ring(ctx);
 522                 return -ENOMEM;
 523         }
 524
 525         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
 526
 527         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
 528         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
 529
 530         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 531         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
 532         ring->id = ~0U;
 533         ring->head = ring->tail = 0;
 534         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
 535         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
 536         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
 537         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
 538         kunmap_atomic(ring);
 539         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
 540
 541         return 0;
 542 }
 543
 544 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
 545 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
 546 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
 547
 548 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *iocb, kiocb_cancel_fn *cancel)
 549 {
 550         struct aio_kiocb *req = container_of(iocb, struct aio_kiocb, common);
 551         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
 552         unsigned long flags;
 553
 554         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 555
 556         if (!req->ki_list.next)
 557                 list_add(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 558
 559         req->ki_cancel = cancel;
 560
 561         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 562 }
 563 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 564
 565 static int kiocb_cancel(struct aio_kiocb *kiocb)
 566 {
 567         kiocb_cancel_fn *old, *cancel;
 568
 569         /*
 570          * Don't want to set kiocb->ki_cancel = KIOCB_CANCELLED unless it
 571          * actually has a cancel function, hence the cmpxchg()
 572          */
 573
 574         cancel = ACCESS_ONCE(kiocb->ki_cancel);
 575         do {
 576                 if (!cancel || cancel == KIOCB_CANCELLED)
 577                         return -EINVAL;
 578
 579                 old = cancel;
 580                 cancel = cmpxchg(&kiocb->ki_cancel, old, KIOCB_CANCELLED);
 581         } while (cancel != old);
 582
 583         return cancel(&kiocb->common);
 584 }
 585
 586 /*
 587  * free_ioctx() should be RCU delayed to synchronize against the RCU
 588  * protected lookup_ioctx() and also needs process context to call
 589  * aio_free_ring(), so the double bouncing through kioctx->free_rcu and
 590  * ->free_work.
 591  */
 592 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 593 {
 594         struct kioctx *ctx = container_of(work, struct kioctx, free_work);
 595
 596         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 597
 598         aio_free_ring(ctx);
 599         free_percpu(ctx->cpu);
 600         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 601         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 602         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 603 }
 604
 605 static void free_ioctx_rcufn(struct rcu_head *head)
 606 {
 607         struct kioctx *ctx = container_of(head, struct kioctx, free_rcu);
 608
 609         INIT_WORK(&ctx->free_work, free_ioctx);
 610         schedule_work(&ctx->free_work);
 611 }
 612
 613 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 614 {
 615         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 616
 617         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 618         if (ctx->rq_wait && atomic_dec_and_test(&ctx->rq_wait->count))
 619                 complete(&ctx->rq_wait->comp);
 620
 621         /* Synchronize against RCU protected table->table[] dereferences */
 622         call_rcu(&ctx->free_rcu, free_ioctx_rcufn);
 623 }
 624
 625 /*
 626  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 627  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 628  * now it's safe to cancel any that need to be.
 629  */
 630 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 631 {
 632         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 633         struct aio_kiocb *req;
 634
 635         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 636
 637         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 638                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 639                                        struct aio_kiocb, ki_list);
 640                 kiocb_cancel(req);
 641                 list_del_init(&req->ki_list);
 642         }
 643
 644         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 645
 646         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 647         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 648 }
 649
 650 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 651 {
 652         unsigned i, new_nr;
 653         struct kioctx_table *table, *old;
 654         struct aio_ring *ring;
 655
 656         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 657         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 658
 659         while (1) {
 660                 if (table)
 661                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 662                                 if (!rcu_access_pointer(table->table[i])) {
 663                                         ctx->id = i;
 664                                         rcu_assign_pointer(table->table[i], ctx);
 665                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 666
 667                                         /* While kioctx setup is in progress,
 668                                          * we are protected from page migration
 669                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 670                                          */
 671                                         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 672                                         ring->id = ctx->id;
 673                                         kunmap_atomic(ring);
 674                                         return 0;
 675                                 }
 676
 677                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 678                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 679
 680                 table = kzalloc(sizeof(*table) + sizeof(struct kioctx *) *
 681                                 new_nr, GFP_KERNEL);
 682                 if (!table)
 683                         return -ENOMEM;
 684
 685                 table->nr = new_nr;
 686
 687                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 688                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 689
 690                 if (!old) {
 691                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 692                 } else if (table->nr > old->nr) {
 693                         memcpy(table->table, old->table,
 694                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 695
 696                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 697                         kfree_rcu(old, rcu);
 698                 } else {
 699                         kfree(table);
 700                         table = old;
 701                 }
 702         }
 703 }
 704
 705 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 706 {
 707         spin_lock(&aio_nr_lock);
 708         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 709                 aio_nr = 0;
 710         else
 711                 aio_nr -= nr;
 712         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 713 }
 714
 715 /* ioctx_alloc
 716  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 717  */
 718 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 719 {
 720         struct mm_struct *mm = current->mm;
 721         struct kioctx *ctx;
 722         int err = -ENOMEM;
 723
 724         /*
 725          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 726          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 727          *
 728          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 729          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 730          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 731          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 732          */
 733         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 734         nr_events *= 2;
 735
 736         /* Prevent overflows */
 737         if (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) {
 738                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 739                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 740         }
 741
 742         if (!nr_events || (unsigned long)nr_events > (aio_max_nr * 2UL))
 743                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 744
 745         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 746         if (!ctx)
 747                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 748
 749         ctx->max_reqs = nr_events;
 750
 751         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 752         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 753         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 754         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 755          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 756         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 757         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 758
 759         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 760
 761         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users, 0, GFP_KERNEL))
 762                 goto err;
 763
 764         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs, 0, GFP_KERNEL))
 765                 goto err;
 766
 767         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 768         if (!ctx->cpu)
 769                 goto err;
 770
 771         err = aio_setup_ring(ctx);
 772         if (err < 0)
 773                 goto err;
 774
 775         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 776         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 777         if (ctx->req_batch < 1)
 778                 ctx->req_batch = 1;
 779
 780         /* limit the number of system wide aios */
 781         spin_lock(&aio_nr_lock);
 782         if (aio_nr + nr_events > (aio_max_nr * 2UL) ||
 783             aio_nr + nr_events < aio_nr) {
 784                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 785                 err = -EAGAIN;
 786                 goto err_ctx;
 787         }
 788         aio_nr += ctx->max_reqs;
 789         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 790
 791         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 792         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 793
 794         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 795         if (err)
 796                 goto err_cleanup;
 797
 798         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 799         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 800
 801         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 802                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 803         return ctx;
 804
 805 err_cleanup:
 806         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 807 err_ctx:
 808         atomic_set(&ctx->dead, 1);
 809         if (ctx->mmap_size)
 810                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 811         aio_free_ring(ctx);
 812 err:
 813         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 814         free_percpu(ctx->cpu);
 815         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 816         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 817         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 818         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 819         return ERR_PTR(err);
 820 }
 821
 822 /* kill_ioctx
 823  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 824  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 825  *      the rapid destruction of the kioctx.
 826  */
 827 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 828                       struct ctx_rq_wait *wait)
 829 {
 830         struct kioctx_table *table;
 831
 832         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 833         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1)) {
 834                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 835                 return -EINVAL;
 836         }
 837
 838         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 839         WARN_ON(ctx != rcu_access_pointer(table->table[ctx->id]));
 840         RCU_INIT_POINTER(table->table[ctx->id], NULL);
 841         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 842
 843         /* free_ioctx_reqs() will do the necessary RCU synchronization */
 844         wake_up_all(&ctx->wait);
 845
 846         /*
 847          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 848          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 849          * has already returned, so io_setup() could potentially return
 850          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 851          *  could tell).
 852          */
 853         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 854
 855         if (ctx->mmap_size)
 856                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 857
 858         ctx->rq_wait = wait;
 859         percpu_ref_kill(&ctx->users);
 860         return 0;
 861 }
 862
 863 /*
 864  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 865  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 866  * called on the context.
 867  *
 868  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 869  * them.
 870  */
 871 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 872 {
 873         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 874         struct ctx_rq_wait wait;
 875         int i, skipped;
 876
 877         if (!table)
 878                 return;
 879
 880         atomic_set(&wait.count, table->nr);
 881         init_completion(&wait.comp);
 882
 883         skipped = 0;
 884         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
 885                 struct kioctx *ctx =
 886                         rcu_dereference_protected(table->table[i], true);
 887
 888                 if (!ctx) {
 889                         skipped++;
 890                         continue;
 891                 }
 892
 893                 /*
 894                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
 895                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
 896                  * this is not necessarily our ->mm.
 897                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
 898                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
 899                  */
 900                 ctx->mmap_size = 0;
 901                 kill_ioctx(mm, ctx, &wait);
 902         }
 903
 904         if (!atomic_sub_and_test(skipped, &wait.count)) {
 905                 /* Wait until all IO for the context are done. */
 906                 wait_for_completion(&wait.comp);
 907         }
 908
 909         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
 910         kfree(table);
 911 }
 912
 913 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 914 {
 915         struct kioctx_cpu *kcpu;
 916         unsigned long flags;
 917
 918         local_irq_save(flags);
 919         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 920         kcpu->reqs_available += nr;
 921
 922         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 923                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 924                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 925         }
 926
 927         local_irq_restore(flags);
 928 }
 929
 930 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 931 {
 932         struct kioctx_cpu *kcpu;
 933         bool ret = false;
 934         unsigned long flags;
 935
 936         local_irq_save(flags);
 937         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 938         if (!kcpu->reqs_available) {
 939                 int old, avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 940
 941                 do {
 942                         if (avail < ctx->req_batch)
 943                                 goto out;
 944
 945                         old = avail;
 946                         avail = atomic_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 947                                                avail, avail - ctx->req_batch);
 948                 } while (avail != old);
 949
 950                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 951         }
 952
 953         ret = true;
 954         kcpu->reqs_available--;
 955 out:
 956         local_irq_restore(flags);
 957         return ret;
 958 }
 959
 960 /* refill_reqs_available
 961  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
 962  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
 963  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
 964  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
 965  *      called holding ctx->completion_lock.
 966  */
 967 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
 968                                   unsigned tail)
 969 {
 970         unsigned events_in_ring, completed;
 971
 972         /* Clamp head since userland can write to it. */
 973         head %= ctx->nr_events;
 974         if (head <= tail)
 975                 events_in_ring = tail - head;
 976         else
 977                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
 978
 979         completed = ctx->completed_events;
 980         if (events_in_ring < completed)
 981                 completed -= events_in_ring;
 982         else
 983                 completed = 0;
 984
 985         if (!completed)
 986                 return;
 987
 988         ctx->completed_events -= completed;
 989         put_reqs_available(ctx, completed);
 990 }
 991
 992 /* user_refill_reqs_available
 993  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
 994  *      out of space in the completion ring.
 995  */
 996 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 997 {
 998         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
 999         if (ctx->completed_events) {
1000                 struct aio_ring *ring;
1001                 unsigned head;
1002
1003                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
1004                  * here, but that's okay since whether we read the old version
1005                  * or the new version, and either will be valid.  The important
1006                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
1007                  * aio_complete() from updating tail by holding
1008                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
1009                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
1010                  * safe/right thing.
1011                  */
1012                 ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1013                 head = ring->head;
1014                 kunmap_atomic(ring);
1015
1016                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
1017         }
1018
1019         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1020 }
1021
1022 /* aio_get_req
1023  *      Allocate a slot for an aio request.
1024  * Returns NULL if no requests are free.
1025  */
1026 static inline struct aio_kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
1027 {
1028         struct aio_kiocb *req;
1029
1030         if (!get_reqs_available(ctx)) {
1031                 user_refill_reqs_available(ctx);
1032                 if (!get_reqs_available(ctx))
1033                         return NULL;
1034         }
1035
1036         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
1037         if (unlikely(!req))
1038                 goto out_put;
1039
1040         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
1041
1042         req->ki_ctx = ctx;
1043         return req;
1044 out_put:
1045         put_reqs_available(ctx, 1);
1046         return NULL;
1047 }
1048
1049 static void kiocb_free(struct aio_kiocb *req)
1050 {
1051         if (req->common.ki_filp)
1052                 fput(req->common.ki_filp);
1053         if (req->ki_eventfd != NULL)
1054                 eventfd_ctx_put(req->ki_eventfd);
1055         kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
1056 }
1057
1058 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
1059 {
1060         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
1061         struct mm_struct *mm = current->mm;
1062         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
1063         struct kioctx_table *table;
1064         unsigned id;
1065
1066         if (get_user(id, &ring->id))
1067                 return NULL;
1068
1069         rcu_read_lock();
1070         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
1071
1072         if (!table || id >= table->nr)
1073                 goto out;
1074
1075         id = array_index_nospec(id, table->nr);
1076         ctx = rcu_dereference(table->table[id]);
1077         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
1078                 if (percpu_ref_tryget_live(&ctx->users))
1079                         ret = ctx;
1080         }
1081 out:
1082         rcu_read_unlock();
1083         return ret;
1084 }
1085
1086 /* aio_complete
1087  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
1088  */
1089 static void aio_complete(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
1090 {
1091         struct aio_kiocb *iocb = container_of(kiocb, struct aio_kiocb, common);
1092         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
1093         struct aio_ring *ring;
1094         struct io_event *ev_page, *event;
1095         unsigned tail, pos, head;
1096         unsigned long   flags;
1097
1098         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE) {
1099                 struct file *file = kiocb->ki_filp;
1100
1101                 /*
1102                  * Tell lockdep we inherited freeze protection from submission
1103                  * thread.
1104                  */
1105                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode))
1106                         __sb_writers_acquired(file_inode(file)->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
1107                 file_end_write(file);
1108         }
1109
1110         /*
1111          * Special case handling for sync iocbs:
1112          *  - events go directly into the iocb for fast handling
1113          *  - the sync task with the iocb in its stack holds the single iocb
1114          *    ref, no other paths have a way to get another ref
1115          *  - the sync task helpfully left a reference to itself in the iocb
1116          */
1117         BUG_ON(is_sync_kiocb(kiocb));
1118
1119         if (iocb->ki_list.next) {
1120                 unsigned long flags;
1121
1122                 spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1123                 list_del(&iocb->ki_list);
1124                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1125         }
1126
1127         /*
1128          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1129          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1130          * pointer since we might be called from irq context.
1131          */
1132         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1133
1134         tail = ctx->tail;
1135         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1136
1137         if (++tail >= ctx->nr_events)
1138                 tail = 0;
1139
1140         ev_page = kmap_atomic(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1141         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1142
1143         event->obj = (u64)(unsigned long)iocb->ki_user_iocb;
1144         event->data = iocb->ki_user_data;
1145         event->res = res;
1146         event->res2 = res2;
1147
1148         kunmap_atomic(ev_page);
1149         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1150
1151         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %lx %lx\n",
1152                  ctx, tail, iocb, iocb->ki_user_iocb, iocb->ki_user_data,
1153                  res, res2);
1154
1155         /* after flagging the request as done, we
1156          * must never even look at it again
1157          */
1158         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1159
1160         ctx->tail = tail;
1161
1162         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1163         head = ring->head;
1164         ring->tail = tail;
1165         kunmap_atomic(ring);
1166         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1167
1168         ctx->completed_events++;
1169         if (ctx->completed_events > 1)
1170                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1171         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1172
1173         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1174
1175         /*
1176          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1177          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1178          * from IRQ context.
1179          */
1180         if (iocb->ki_eventfd != NULL)
1181                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1182
1183         /* everything turned out well, dispose of the aiocb. */
1184         kiocb_free(iocb);
1185
1186         /*
1187          * We have to order our ring_info tail store above and test
1188          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1189          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1190          * ordered with the unlocked test.
1191          */
1192         smp_mb();
1193
1194         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1195                 wake_up(&ctx->wait);
1196
1197         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1198 }
1199
1200 /* aio_read_events_ring
1201  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1202  *      events fetched
1203  */
1204 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1205                                  struct io_event __user *event, long nr)
1206 {
1207         struct aio_ring *ring;
1208         unsigned head, tail, pos;
1209         long ret = 0;
1210         int copy_ret;
1211
1212         /*
1213          * The mutex can block and wake us up and that will cause
1214          * wait_event_interruptible_hrtimeout() to schedule without sleeping
1215          * and repeat. This should be rare enough that it doesn't cause
1216          * peformance issues. See the comment in read_events() for more detail.
1217          */
1218         sched_annotate_sleep();
1219         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1220
1221         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1222         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1223         head = ring->head;
1224         tail = ring->tail;
1225         kunmap_atomic(ring);
1226
1227         /*
1228          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1229          * we also see the events that were stored up to the tail.
1230          */
1231         smp_rmb();
1232
1233         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1234
1235         if (head == tail)
1236                 goto out;
1237
1238         head %= ctx->nr_events;
1239         tail %= ctx->nr_events;
1240
1241         while (ret < nr) {
1242                 long avail;
1243                 struct io_event *ev;
1244                 struct page *page;
1245
1246                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1247                 if (head == tail)
1248                         break;
1249
1250                 avail = min(avail, nr - ret);
1251                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE -
1252                             ((head + AIO_EVENTS_OFFSET) % AIO_EVENTS_PER_PAGE));
1253
1254                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1255                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1256                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1257
1258                 ev = kmap(page);
1259                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1260                                         sizeof(*ev) * avail);
1261                 kunmap(page);
1262
1263                 if (unlikely(copy_ret)) {
1264                         ret = -EFAULT;
1265                         goto out;
1266                 }
1267
1268                 ret += avail;
1269                 head += avail;
1270                 head %= ctx->nr_events;
1271         }
1272
1273         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1274         ring->head = head;
1275         kunmap_atomic(ring);
1276         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1277
1278         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1279 out:
1280         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1281
1282         return ret;
1283 }
1284
1285 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1286                             struct io_event __user *event, long *i)
1287 {
1288         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1289
1290         if (ret > 0)
1291                 *i += ret;
1292
1293         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1294                 ret = -EINVAL;
1295
1296         if (!*i)
1297                 *i = ret;
1298
1299         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1300 }
1301
1302 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1303                         struct io_event __user *event,
1304                         struct timespec __user *timeout)
1305 {
1306         ktime_t until = { .tv64 = KTIME_MAX };
1307         long ret = 0;
1308
1309         if (timeout) {
1310                 struct timespec ts;
1311
1312                 if (unlikely(copy_from_user(&ts, timeout, sizeof(ts))))
1313                         return -EFAULT;
1314
1315                 until = timespec_to_ktime(ts);
1316         }
1317
1318         /*
1319          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1320          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1321          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1322          *
1323          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1324          * the task state back to TASK_RUNNING.
1325          *
1326          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1327          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1328          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1329          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1330          * something to be aware of when touching this code.
1331          */
1332         if (until.tv64 == 0)
1333                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret);
1334         else
1335                 wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1336                                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret),
1337                                 until);
1338
1339         if (!ret && signal_pending(current))
1340                 ret = -EINTR;
1341
1342         return ret;
1343 }
1344
1345 /* sys_io_setup:
1346  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1347  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1348  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1349  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1350  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1351  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1352  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1353  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1354  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1355  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1356  *      implemented.
1357  */
1358 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1359 {
1360         struct kioctx *ioctx = NULL;
1361         unsigned long ctx;
1362         long ret;
1363
1364         ret = get_user(ctx, ctxp);
1365         if (unlikely(ret))
1366                 goto out;
1367
1368         ret = -EINVAL;
1369         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1370                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1371                          ctx, nr_events);
1372                 goto out;
1373         }
1374
1375         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1376         ret = PTR_ERR(ioctx);
1377         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1378                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1379                 if (ret)
1380                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1381                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1382         }
1383
1384 out:
1385         return ret;
1386 }
1387
1388 /* sys_io_destroy:
1389  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1390  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1391  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1392  *      is invalid.
1393  */
1394 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1395 {
1396         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1397         if (likely(NULL != ioctx)) {
1398                 struct ctx_rq_wait wait;
1399                 int ret;
1400
1401                 init_completion(&wait.comp);
1402                 atomic_set(&wait.count, 1);
1403
1404                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1405                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1406                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1407                  */
1408                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &wait);
1409                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1410
1411                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1412                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1413                  * is destroyed.
1414                  */
1415                 if (!ret)
1416                         wait_for_completion(&wait.comp);
1417
1418                 return ret;
1419         }
1420         pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1421         return -EINVAL;
1422 }
1423
1424 static int aio_setup_rw(int rw, struct iocb *iocb, struct iovec **iovec,
1425                 bool vectored, bool compat, struct iov_iter *iter)
1426 {
1427         void __user *buf = (void __user *)(uintptr_t)iocb->aio_buf;
1428         size_t len = iocb->aio_nbytes;
1429
1430         if (!vectored) {
1431                 ssize_t ret = import_single_range(rw, buf, len, *iovec, iter);
1432                 *iovec = NULL;
1433                 return ret;
1434         }
1435 #ifdef CONFIG_COMPAT
1436         if (compat)
1437                 return compat_import_iovec(rw, buf, len, UIO_FASTIOV, iovec,
1438                                 iter);
1439 #endif
1440         return import_iovec(rw, buf, len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1441 }
1442
1443 static inline ssize_t aio_ret(struct kiocb *req, ssize_t ret)
1444 {
1445         switch (ret) {
1446         case -EIOCBQUEUED:
1447                 return ret;
1448         case -ERESTARTSYS:
1449         case -ERESTARTNOINTR:
1450         case -ERESTARTNOHAND:
1451         case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
1452                 /*
1453                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1454                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1455                  */
1456                 ret = -EINTR;
1457                 /*FALLTHRU*/
1458         default:
1459                 aio_complete(req, ret, 0);
1460                 return 0;
1461         }
1462 }
1463
1464 static ssize_t aio_read(struct kiocb *req, struct iocb *iocb, bool vectored,
1465                 bool compat)
1466 {
1467         struct file *file = req->ki_filp;
1468         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1469         struct iov_iter iter;
1470         ssize_t ret;
1471
1472         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_READ)))
1473                 return -EBADF;
1474         if (unlikely(!file->f_op->read_iter))
1475                 return -EINVAL;
1476
1477         ret = aio_setup_rw(READ, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1478         if (ret)
1479                 return ret;
1480         ret = rw_verify_area(READ, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1481         if (!ret)
1482                 ret = aio_ret(req, file->f_op->read_iter(req, &iter));
1483         kfree(iovec);
1484         return ret;
1485 }
1486
1487 static ssize_t aio_write(struct kiocb *req, struct iocb *iocb, bool vectored,
1488                 bool compat)
1489 {
1490         struct file *file = req->ki_filp;
1491         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1492         struct iov_iter iter;
1493         ssize_t ret;
1494
1495         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_WRITE)))
1496                 return -EBADF;
1497         if (unlikely(!file->f_op->write_iter))
1498                 return -EINVAL;
1499
1500         ret = aio_setup_rw(WRITE, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1501         if (ret)
1502                 return ret;
1503         ret = rw_verify_area(WRITE, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1504         if (!ret) {
1505                 req->ki_flags |= IOCB_WRITE;
1506                 file_start_write(file);
1507                 ret = aio_ret(req, file->f_op->write_iter(req, &iter));
1508                 /*
1509                  * We release freeze protection in aio_complete().  Fool lockdep
1510                  * by telling it the lock got released so that it doesn't
1511                  * complain about held lock when we return to userspace.
1512                  */
1513                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode))
1514                         __sb_writers_release(file_inode(file)->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
1515         }
1516         kfree(iovec);
1517         return ret;
1518 }
1519
1520 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1521                          struct iocb *iocb, bool compat)
1522 {
1523         struct aio_kiocb *req;
1524         struct file *file;
1525         ssize_t ret;
1526
1527         /* enforce forwards compatibility on users */
1528         if (unlikely(iocb->aio_reserved1 || iocb->aio_reserved2)) {
1529                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1530                 return -EINVAL;
1531         }
1532
1533         /* prevent overflows */
1534         if (unlikely(
1535             (iocb->aio_buf != (unsigned long)iocb->aio_buf) ||
1536             (iocb->aio_nbytes != (size_t)iocb->aio_nbytes) ||
1537             ((ssize_t)iocb->aio_nbytes < 0)
1538            )) {
1539                 pr_debug("EINVAL: overflow check\n");
1540                 return -EINVAL;
1541         }
1542
1543         req = aio_get_req(ctx);
1544         if (unlikely(!req))
1545                 return -EAGAIN;
1546
1547         req->common.ki_filp = file = fget(iocb->aio_fildes);
1548         if (unlikely(!req->common.ki_filp)) {
1549                 ret = -EBADF;
1550                 goto out_put_req;
1551         }
1552         req->common.ki_pos = iocb->aio_offset;
1553         req->common.ki_complete = aio_complete;
1554         req->common.ki_flags = iocb_flags(req->common.ki_filp);
1555
1556         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1557                 /*
1558                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1559                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1560                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1561                  * event using the eventfd_signal() function.
1562                  */
1563                 req->ki_eventfd = eventfd_ctx_fdget((int) iocb->aio_resfd);
1564                 if (IS_ERR(req->ki_eventfd)) {
1565                         ret = PTR_ERR(req->ki_eventfd);
1566                         req->ki_eventfd = NULL;
1567                         goto out_put_req;
1568                 }
1569
1570                 req->common.ki_flags |= IOCB_EVENTFD;
1571         }
1572
1573         ret = put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key);
1574         if (unlikely(ret)) {
1575                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1576                 goto out_put_req;
1577         }
1578
1579         req->ki_user_iocb = user_iocb;
1580         req->ki_user_data = iocb->aio_data;
1581
1582         get_file(file);
1583         switch (iocb->aio_lio_opcode) {
1584         case IOCB_CMD_PREAD:
1585                 ret = aio_read(&req->common, iocb, false, compat);
1586                 break;
1587         case IOCB_CMD_PWRITE:
1588                 ret = aio_write(&req->common, iocb, false, compat);
1589                 break;
1590         case IOCB_CMD_PREADV:
1591                 ret = aio_read(&req->common, iocb, true, compat);
1592                 break;
1593         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1594                 ret = aio_write(&req->common, iocb, true, compat);
1595                 break;
1596         default:
1597                 pr_debug("invalid aio operation %d\n", iocb->aio_lio_opcode);
1598                 ret = -EINVAL;
1599                 break;
1600         }
1601         fput(file);
1602
1603         if (ret && ret != -EIOCBQUEUED)
1604                 goto out_put_req;
1605         return 0;
1606 out_put_req:
1607         put_reqs_available(ctx, 1);
1608         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1609         kiocb_free(req);
1610         return ret;
1611 }
1612
1613 long do_io_submit(aio_context_t ctx_id, long nr,
1614                   struct iocb __user *__user *iocbpp, bool compat)
1615 {
1616         struct kioctx *ctx;
1617         long ret = 0;
1618         int i = 0;
1619         struct blk_plug plug;
1620
1621         if (unlikely(nr < 0))
1622                 return -EINVAL;
1623
1624         if (unlikely(nr > LONG_MAX/sizeof(*iocbpp)))
1625                 nr = LONG_MAX/sizeof(*iocbpp);
1626
1627         if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, iocbpp, (nr*sizeof(*iocbpp)))))
1628                 return -EFAULT;
1629
1630         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1631         if (unlikely(!ctx)) {
1632                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1633                 return -EINVAL;
1634         }
1635
1636         blk_start_plug(&plug);
1637
1638         /*
1639          * AKPM: should this return a partial result if some of the IOs were
1640          * successfully submitted?
1641          */
1642         for (i=0; i<nr; i++) {
1643                 struct iocb __user *user_iocb;
1644                 struct iocb tmp;
1645
1646                 if (unlikely(__get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
1647                         ret = -EFAULT;
1648                         break;
1649                 }
1650
1651                 if (unlikely(copy_from_user(&tmp, user_iocb, sizeof(tmp)))) {
1652                         ret = -EFAULT;
1653                         break;
1654                 }
1655
1656                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, &tmp, compat);
1657                 if (ret)
1658                         break;
1659         }
1660         blk_finish_plug(&plug);
1661
1662         percpu_ref_put(&ctx->users);
1663         return i ? i : ret;
1664 }
1665
1666 /* sys_io_submit:
1667  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
1668  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
1669  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
1670  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
1671  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
1672  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
1673  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
1674  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
1675  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
1676  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
1677  */
1678 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
1679                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
1680 {
1681         return do_io_submit(ctx_id, nr, iocbpp, 0);
1682 }
1683
1684 /* lookup_kiocb
1685  *      Finds a given iocb for cancellation.
1686  */
1687 static struct aio_kiocb *
1688 lookup_kiocb(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *iocb, u32 key)
1689 {
1690         struct aio_kiocb *kiocb;
1691
1692         assert_spin_locked(&ctx->ctx_lock);
1693
1694         if (key != KIOCB_KEY)
1695                 return NULL;
1696
1697         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
1698         list_for_each_entry(kiocb, &ctx->active_reqs, ki_list) {
1699                 if (kiocb->ki_user_iocb == iocb)
1700                         return kiocb;
1701         }
1702         return NULL;
1703 }
1704
1705 /* sys_io_cancel:
1706  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
1707  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
1708  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
1709  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
1710  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
1711  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
1712  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
1713  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1714  */
1715 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
1716                 struct io_event __user *, result)
1717 {
1718         struct kioctx *ctx;
1719         struct aio_kiocb *kiocb;
1720         u32 key;
1721         int ret;
1722
1723         ret = get_user(key, &iocb->aio_key);
1724         if (unlikely(ret))
1725                 return -EFAULT;
1726
1727         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1728         if (unlikely(!ctx))
1729                 return -EINVAL;
1730
1731         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1732
1733         kiocb = lookup_kiocb(ctx, iocb, key);
1734         if (kiocb)
1735                 ret = kiocb_cancel(kiocb);
1736         else
1737                 ret = -EINVAL;
1738
1739         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1740
1741         if (!ret) {
1742                 /*
1743                  * The result argument is no longer used - the io_event is
1744                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
1745                  * cancellation is progress:
1746                  */
1747                 ret = -EINPROGRESS;
1748         }
1749
1750         percpu_ref_put(&ctx->users);
1751
1752         return ret;
1753 }
1754
1755 /* io_getevents:
1756  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
1757  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
1758  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
1759  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
1760  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
1761  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
1762  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
1763  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
1764  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
1765  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1766  */
1767 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
1768                 long, min_nr,
1769                 long, nr,
1770                 struct io_event __user *, events,
1771                 struct timespec __user *, timeout)
1772 {
1773         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1774         long ret = -EINVAL;
1775
1776         if (likely(ioctx)) {
1777                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
1778                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, timeout);
1779                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1780         }
1781         return ret;
1782 }