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