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