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