drivers/block/loop.c

   1 /*
   2  *  linux/drivers/block/loop.c
   3  *
   4  *  Written by Theodore Ts'o, 3/29/93
   5  *
   6  * Copyright 1993 by Theodore Ts'o.  Redistribution of this file is
   7  * permitted under the GNU General Public License.
   8  *
   9  * DES encryption plus some minor changes by Werner Almesberger, 30-MAY-1993
  10  * more DES encryption plus IDEA encryption by Nicholas J. Leon, June 20, 1996
  11  *
  12  * Modularized and updated for 1.1.16 kernel - Mitch Dsouza 28th May 1994
  13  * Adapted for 1.3.59 kernel - Andries Brouwer, 1 Feb 1996
  14  *
  15  * Fixed do_loop_request() re-entrancy - Vincent.Renardias@waw.com Mar 20, 1997
  16  *
  17  * Added devfs support - Richard Gooch <rgooch@atnf.csiro.au> 16-Jan-1998
  18  *
  19  * Handle sparse backing files correctly - Kenn Humborg, Jun 28, 1998
  20  *
  21  * Loadable modules and other fixes by AK, 1998
  22  *
  23  * Make real block number available to downstream transfer functions, enables
  24  * CBC (and relatives) mode encryption requiring unique IVs per data block.
  25  * Reed H. Petty, rhp@draper.net
  26  *
  27  * Maximum number of loop devices now dynamic via max_loop module parameter.
  28  * Russell Kroll <rkroll@exploits.org> 19990701
  29  *
  30  * Maximum number of loop devices when compiled-in now selectable by passing
  31  * max_loop=<1-255> to the kernel on boot.
  32  * Erik I. Bolsø, <eriki@himolde.no>, Oct 31, 1999
  33  *
  34  * Completely rewrite request handling to be make_request_fn style and
  35  * non blocking, pushing work to a helper thread. Lots of fixes from
  36  * Al Viro too.
  37  * Jens Axboe <axboe@suse.de>, Nov 2000
  38  *
  39  * Support up to 256 loop devices
  40  * Heinz Mauelshagen <mge@sistina.com>, Feb 2002
  41  *
  42  * Support for falling back on the write file operation when the address space
  43  * operations write_begin is not available on the backing filesystem.
  44  * Anton Altaparmakov, 16 Feb 2005
  45  *
  46  * Still To Fix:
  47  * - Advisory locking is ignored here.
  48  * - Should use an own CAP_* category instead of CAP_SYS_ADMIN
  49  *
  50  */
  51
  52 #include <linux/module.h>
  53 #include <linux/moduleparam.h>
  54 #include <linux/sched.h>
  55 #include <linux/fs.h>
  56 #include <linux/file.h>
  57 #include <linux/stat.h>
  58 #include <linux/errno.h>
  59 #include <linux/major.h>
  60 #include <linux/wait.h>
  61 #include <linux/blkdev.h>
  62 #include <linux/blkpg.h>
  63 #include <linux/init.h>
  64 #include <linux/swap.h>
  65 #include <linux/slab.h>
  66 #include <linux/compat.h>
  67 #include <linux/suspend.h>
  68 #include <linux/freezer.h>
  69 #include <linux/mutex.h>
  70 #include <linux/writeback.h>
  71 #include <linux/completion.h>
  72 #include <linux/highmem.h>
  73 #include <linux/kthread.h>
  74 #include <linux/splice.h>
  75 #include <linux/sysfs.h>
  76 #include <linux/miscdevice.h>
  77 #include <linux/falloc.h>
  78 #include <linux/uio.h>
  79 #include <linux/ioprio.h>
  80
  81 #include "loop.h"
  82
  83 #include <linux/uaccess.h>
  84
  85 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  86 static DEFINE_MUTEX(loop_ctl_mutex);
  87
  88 static int max_part;
  89 static int part_shift;
  90
  91 static int transfer_xor(struct loop_device *lo, int cmd,
  92                         struct page *raw_page, unsigned raw_off,
  93                         struct page *loop_page, unsigned loop_off,
  94                         int size, sector_t real_block)
  95 {
  96         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page) + raw_off;
  97         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page) + loop_off;
  98         char *in, *out, *key;
  99         int i, keysize;
 100
 101         if (cmd == READ) {
 102                 in = raw_buf;
 103                 out = loop_buf;
 104         } else {
 105                 in = loop_buf;
 106                 out = raw_buf;
 107         }
 108
 109         key = lo->lo_encrypt_key;
 110         keysize = lo->lo_encrypt_key_size;
 111         for (i = 0; i < size; i++)
 112                 *out++ = *in++ ^ key[(i & 511) % keysize];
 113
 114         kunmap_atomic(loop_buf);
 115         kunmap_atomic(raw_buf);
 116         cond_resched();
 117         return 0;
 118 }
 119
 120 static int xor_init(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
 121 {
 122         if (unlikely(info->lo_encrypt_key_size <= 0))
 123                 return -EINVAL;
 124         return 0;
 125 }
 126
 127 static struct loop_func_table none_funcs = {
 128         .number = LO_CRYPT_NONE,
 129 };
 130
 131 static struct loop_func_table xor_funcs = {
 132         .number = LO_CRYPT_XOR,
 133         .transfer = transfer_xor,
 134         .init = xor_init
 135 };
 136
 137 /* xfer_funcs[0] is special - its release function is never called */
 138 static struct loop_func_table *xfer_funcs[MAX_LO_CRYPT] = {
 139         &none_funcs,
 140         &xor_funcs
 141 };
 142
 143 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 144 {
 145         loff_t loopsize;
 146
 147         /* Compute loopsize in bytes */
 148         loopsize = i_size_read(file->f_mapping->host);
 149         if (offset > 0)
 150                 loopsize -= offset;
 151         /* offset is beyond i_size, weird but possible */
 152         if (loopsize < 0)
 153                 return 0;
 154
 155         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 156                 loopsize = sizelimit;
 157         /*
 158          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 159          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 160          */
 161         return loopsize >> 9;
 162 }
 163
 164 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 165 {
 166         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 167 }
 168
 169 static void __loop_update_dio(struct loop_device *lo, bool dio)
 170 {
 171         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 172         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 173         struct inode *inode = mapping->host;
 174         unsigned short sb_bsize = 0;
 175         unsigned dio_align = 0;
 176         bool use_dio;
 177
 178         if (inode->i_sb->s_bdev) {
 179                 sb_bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
 180                 dio_align = sb_bsize - 1;
 181         }
 182
 183         /*
 184          * We support direct I/O only if lo_offset is aligned with the
 185          * logical I/O size of backing device, and the logical block
 186          * size of loop is bigger than the backing device's and the loop
 187          * needn't transform transfer.
 188          *
 189          * TODO: the above condition may be loosed in the future, and
 190          * direct I/O may be switched runtime at that time because most
 191          * of requests in sane applications should be PAGE_SIZE aligned
 192          */
 193         if (dio) {
 194                 if (queue_logical_block_size(lo->lo_queue) >= sb_bsize &&
 195                                 !(lo->lo_offset & dio_align) &&
 196                                 mapping->a_ops->direct_IO &&
 197                                 !lo->transfer)
 198                         use_dio = true;
 199                 else
 200                         use_dio = false;
 201         } else {
 202                 use_dio = false;
 203         }
 204
 205         if (lo->use_dio == use_dio)
 206                 return;
 207
 208         /* flush dirty pages before changing direct IO */
 209         vfs_fsync(file, 0);
 210
 211         /*
 212          * The flag of LO_FLAGS_DIRECT_IO is handled similarly with
 213          * LO_FLAGS_READ_ONLY, both are set from kernel, and losetup
 214          * will get updated by ioctl(LOOP_GET_STATUS)
 215          */
 216         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 217         lo->use_dio = use_dio;
 218         if (use_dio) {
 219                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 220                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 221         } else {
 222                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 223                 lo->lo_flags &= ~LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 224         }
 225         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 226 }
 227
 228 static int
 229 figure_loop_size(struct loop_device *lo, loff_t offset, loff_t sizelimit)
 230 {
 231         loff_t size = get_size(offset, sizelimit, lo->lo_backing_file);
 232         sector_t x = (sector_t)size;
 233         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 234
 235         if (unlikely((loff_t)x != size))
 236                 return -EFBIG;
 237         if (lo->lo_offset != offset)
 238                 lo->lo_offset = offset;
 239         if (lo->lo_sizelimit != sizelimit)
 240                 lo->lo_sizelimit = sizelimit;
 241         set_capacity(lo->lo_disk, x);
 242         bd_set_size(bdev, (loff_t)get_capacity(bdev->bd_disk) << 9);
 243         /* let user-space know about the new size */
 244         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 245         return 0;
 246 }
 247
 248 static inline int
 249 lo_do_transfer(struct loop_device *lo, int cmd,
 250                struct page *rpage, unsigned roffs,
 251                struct page *lpage, unsigned loffs,
 252                int size, sector_t rblock)
 253 {
 254         int ret;
 255
 256         ret = lo->transfer(lo, cmd, rpage, roffs, lpage, loffs, size, rblock);
 257         if (likely(!ret))
 258                 return 0;
 259
 260         printk_ratelimited(KERN_ERR
 261                 "loop: Transfer error at byte offset %llu, length %i.\n",
 262                 (unsigned long long)rblock << 9, size);
 263         return ret;
 264 }
 265
 266 static int lo_write_bvec(struct file *file, struct bio_vec *bvec, loff_t *ppos)
 267 {
 268         struct iov_iter i;
 269         ssize_t bw;
 270
 271         iov_iter_bvec(&i, ITER_BVEC | WRITE, bvec, 1, bvec->bv_len);
 272
 273         file_start_write(file);
 274         bw = vfs_iter_write(file, &i, ppos, 0);
 275         file_end_write(file);
 276
 277         if (likely(bw ==  bvec->bv_len))
 278                 return 0;
 279
 280         printk_ratelimited(KERN_ERR
 281                 "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 282                 (unsigned long long)*ppos, bvec->bv_len);
 283         if (bw >= 0)
 284                 bw = -EIO;
 285         return bw;
 286 }
 287
 288 static int lo_write_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 289                 loff_t pos)
 290 {
 291         struct bio_vec bvec;
 292         struct req_iterator iter;
 293         int ret = 0;
 294
 295         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 296                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &bvec, &pos);
 297                 if (ret < 0)
 298                         break;
 299                 cond_resched();
 300         }
 301
 302         return ret;
 303 }
 304
 305 /*
 306  * This is the slow, transforming version that needs to double buffer the
 307  * data as it cannot do the transformations in place without having direct
 308  * access to the destination pages of the backing file.
 309  */
 310 static int lo_write_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 311                 loff_t pos)
 312 {
 313         struct bio_vec bvec, b;
 314         struct req_iterator iter;
 315         struct page *page;
 316         int ret = 0;
 317
 318         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 319         if (unlikely(!page))
 320                 return -ENOMEM;
 321
 322         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 323                 ret = lo_do_transfer(lo, WRITE, page, 0, bvec.bv_page,
 324                         bvec.bv_offset, bvec.bv_len, pos >> 9);
 325                 if (unlikely(ret))
 326                         break;
 327
 328                 b.bv_page = page;
 329                 b.bv_offset = 0;
 330                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 331                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &b, &pos);
 332                 if (ret < 0)
 333                         break;
 334         }
 335
 336         __free_page(page);
 337         return ret;
 338 }
 339
 340 static int lo_read_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 341                 loff_t pos)
 342 {
 343         struct bio_vec bvec;
 344         struct req_iterator iter;
 345         struct iov_iter i;
 346         ssize_t len;
 347
 348         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 349                 iov_iter_bvec(&i, ITER_BVEC, &bvec, 1, bvec.bv_len);
 350                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 351                 if (len < 0)
 352                         return len;
 353
 354                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 355
 356                 if (len != bvec.bv_len) {
 357                         struct bio *bio;
 358
 359                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 360                                 zero_fill_bio(bio);
 361                         break;
 362                 }
 363                 cond_resched();
 364         }
 365
 366         return 0;
 367 }
 368
 369 static int lo_read_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 370                 loff_t pos)
 371 {
 372         struct bio_vec bvec, b;
 373         struct req_iterator iter;
 374         struct iov_iter i;
 375         struct page *page;
 376         ssize_t len;
 377         int ret = 0;
 378
 379         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 380         if (unlikely(!page))
 381                 return -ENOMEM;
 382
 383         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 384                 loff_t offset = pos;
 385
 386                 b.bv_page = page;
 387                 b.bv_offset = 0;
 388                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 389
 390                 iov_iter_bvec(&i, ITER_BVEC, &b, 1, b.bv_len);
 391                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 392                 if (len < 0) {
 393                         ret = len;
 394                         goto out_free_page;
 395                 }
 396
 397                 ret = lo_do_transfer(lo, READ, page, 0, bvec.bv_page,
 398                         bvec.bv_offset, len, offset >> 9);
 399                 if (ret)
 400                         goto out_free_page;
 401
 402                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 403
 404                 if (len != bvec.bv_len) {
 405                         struct bio *bio;
 406
 407                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 408                                 zero_fill_bio(bio);
 409                         break;
 410                 }
 411         }
 412
 413         ret = 0;
 414 out_free_page:
 415         __free_page(page);
 416         return ret;
 417 }
 418
 419 static int lo_fallocate(struct loop_device *lo, struct request *rq, loff_t pos,
 420                         int mode)
 421 {
 422         /*
 423          * We use fallocate to manipulate the space mappings used by the image
 424          * a.k.a. discard/zerorange. However we do not support this if
 425          * encryption is enabled, because it may give an attacker useful
 426          * information.
 427          */
 428         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 429         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 430         int ret;
 431
 432         mode |= FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 433
 434         if (!blk_queue_discard(q)) {
 435                 ret = -EOPNOTSUPP;
 436                 goto out;
 437         }
 438
 439         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos, blk_rq_bytes(rq));
 440         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL && ret != -EOPNOTSUPP))
 441                 ret = -EIO;
 442  out:
 443         return ret;
 444 }
 445
 446 static int lo_req_flush(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 447 {
 448         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 449         int ret = vfs_fsync(file, 0);
 450         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 451                 ret = -EIO;
 452
 453         return ret;
 454 }
 455
 456 static void lo_complete_rq(struct request *rq)
 457 {
 458         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 459         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
 460
 461         if (!cmd->use_aio || cmd->ret < 0 || cmd->ret == blk_rq_bytes(rq) ||
 462             req_op(rq) != REQ_OP_READ) {
 463                 if (cmd->ret < 0)
 464                         ret = BLK_STS_IOERR;
 465                 goto end_io;
 466         }
 467
 468         /*
 469          * Short READ - if we got some data, advance our request and
 470          * retry it. If we got no data, end the rest with EIO.
 471          */
 472         if (cmd->ret) {
 473                 blk_update_request(rq, BLK_STS_OK, cmd->ret);
 474                 cmd->ret = 0;
 475                 blk_mq_requeue_request(rq, true);
 476         } else {
 477                 if (cmd->use_aio) {
 478                         struct bio *bio = rq->bio;
 479
 480                         while (bio) {
 481                                 zero_fill_bio(bio);
 482                                 bio = bio->bi_next;
 483                         }
 484                 }
 485                 ret = BLK_STS_IOERR;
 486 end_io:
 487                 blk_mq_end_request(rq, ret);
 488         }
 489 }
 490
 491 static void lo_rw_aio_do_completion(struct loop_cmd *cmd)
 492 {
 493         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 494
 495         if (!atomic_dec_and_test(&cmd->ref))
 496                 return;
 497         kfree(cmd->bvec);
 498         cmd->bvec = NULL;
 499         blk_mq_complete_request(rq);
 500 }
 501
 502 static void lo_rw_aio_complete(struct kiocb *iocb, long ret, long ret2)
 503 {
 504         struct loop_cmd *cmd = container_of(iocb, struct loop_cmd, iocb);
 505
 506         if (cmd->css)
 507                 css_put(cmd->css);
 508         cmd->ret = ret;
 509         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 510 }
 511
 512 static int lo_rw_aio(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd,
 513                      loff_t pos, bool rw)
 514 {
 515         struct iov_iter iter;
 516         struct bio_vec *bvec;
 517         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 518         struct bio *bio = rq->bio;
 519         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 520         unsigned int offset;
 521         int segments = 0;
 522         int ret;
 523
 524         if (rq->bio != rq->biotail) {
 525                 struct req_iterator iter;
 526                 struct bio_vec tmp;
 527
 528                 __rq_for_each_bio(bio, rq)
 529                         segments += bio_segments(bio);
 530                 bvec = kmalloc_array(segments, sizeof(struct bio_vec),
 531                                      GFP_NOIO);
 532                 if (!bvec)
 533                         return -EIO;
 534                 cmd->bvec = bvec;
 535
 536                 /*
 537                  * The bios of the request may be started from the middle of
 538                  * the 'bvec' because of bio splitting, so we can't directly
 539                  * copy bio->bi_iov_vec to new bvec. The rq_for_each_segment
 540                  * API will take care of all details for us.
 541                  */
 542                 rq_for_each_segment(tmp, rq, iter) {
 543                         *bvec = tmp;
 544                         bvec++;
 545                 }
 546                 bvec = cmd->bvec;
 547                 offset = 0;
 548         } else {
 549                 /*
 550                  * Same here, this bio may be started from the middle of the
 551                  * 'bvec' because of bio splitting, so offset from the bvec
 552                  * must be passed to iov iterator
 553                  */
 554                 offset = bio->bi_iter.bi_bvec_done;
 555                 bvec = __bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
 556                 segments = bio_segments(bio);
 557         }
 558         atomic_set(&cmd->ref, 2);
 559
 560         iov_iter_bvec(&iter, ITER_BVEC | rw, bvec,
 561                       segments, blk_rq_bytes(rq));
 562         iter.iov_offset = offset;
 563
 564         cmd->iocb.ki_pos = pos;
 565         cmd->iocb.ki_filp = file;
 566         cmd->iocb.ki_complete = lo_rw_aio_complete;
 567         cmd->iocb.ki_flags = IOCB_DIRECT;
 568         cmd->iocb.ki_ioprio = IOPRIO_PRIO_VALUE(IOPRIO_CLASS_NONE, 0);
 569         if (cmd->css)
 570                 kthread_associate_blkcg(cmd->css);
 571
 572         if (rw == WRITE)
 573                 ret = call_write_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 574         else
 575                 ret = call_read_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 576
 577         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 578         kthread_associate_blkcg(NULL);
 579
 580         if (ret != -EIOCBQUEUED)
 581                 cmd->iocb.ki_complete(&cmd->iocb, ret, 0);
 582         return 0;
 583 }
 584
 585 static int do_req_filebacked(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 586 {
 587         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 588         loff_t pos = ((loff_t) blk_rq_pos(rq) << 9) + lo->lo_offset;
 589
 590         /*
 591          * lo_write_simple and lo_read_simple should have been covered
 592          * by io submit style function like lo_rw_aio(), one blocker
 593          * is that lo_read_simple() need to call flush_dcache_page after
 594          * the page is written from kernel, and it isn't easy to handle
 595          * this in io submit style function which submits all segments
 596          * of the req at one time. And direct read IO doesn't need to
 597          * run flush_dcache_page().
 598          */
 599         switch (req_op(rq)) {
 600         case REQ_OP_FLUSH:
 601                 return lo_req_flush(lo, rq);
 602         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 603                 /*
 604                  * If the caller doesn't want deallocation, call zeroout to
 605                  * write zeroes the range.  Otherwise, punch them out.
 606                  */
 607                 return lo_fallocate(lo, rq, pos,
 608                         (rq->cmd_flags & REQ_NOUNMAP) ?
 609                                 FALLOC_FL_ZERO_RANGE :
 610                                 FALLOC_FL_PUNCH_HOLE);
 611         case REQ_OP_DISCARD:
 612                 return lo_fallocate(lo, rq, pos, FALLOC_FL_PUNCH_HOLE);
 613         case REQ_OP_WRITE:
 614                 if (lo->transfer)
 615                         return lo_write_transfer(lo, rq, pos);
 616                 else if (cmd->use_aio)
 617                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, WRITE);
 618                 else
 619                         return lo_write_simple(lo, rq, pos);
 620         case REQ_OP_READ:
 621                 if (lo->transfer)
 622                         return lo_read_transfer(lo, rq, pos);
 623                 else if (cmd->use_aio)
 624                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, READ);
 625                 else
 626                         return lo_read_simple(lo, rq, pos);
 627         default:
 628                 WARN_ON_ONCE(1);
 629                 return -EIO;
 630                 break;
 631         }
 632 }
 633
 634 static inline void loop_update_dio(struct loop_device *lo)
 635 {
 636         __loop_update_dio(lo, io_is_direct(lo->lo_backing_file) |
 637                         lo->use_dio);
 638 }
 639
 640 static void loop_reread_partitions(struct loop_device *lo,
 641                                    struct block_device *bdev)
 642 {
 643         int rc;
 644
 645         rc = blkdev_reread_part(bdev);
 646         if (rc)
 647                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d (%s) failed (rc=%d)\n",
 648                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name, rc);
 649 }
 650
 651 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 652 {
 653         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 654
 655         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && MAJOR(i->i_rdev) == LOOP_MAJOR;
 656 }
 657
 658 static int loop_validate_file(struct file *file, struct block_device *bdev)
 659 {
 660         struct inode    *inode = file->f_mapping->host;
 661         struct file     *f = file;
 662
 663         /* Avoid recursion */
 664         while (is_loop_device(f)) {
 665                 struct loop_device *l;
 666
 667                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 668                         return -EBADF;
 669
 670                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 671                 if (l->lo_state != Lo_bound) {
 672                         return -EINVAL;
 673                 }
 674                 f = l->lo_backing_file;
 675         }
 676         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 677                 return -EINVAL;
 678         return 0;
 679 }
 680
 681 /*
 682  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 683  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 684  * the original file and in High Availability environments to switch to
 685  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 686  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 687  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 688  */
 689 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 690                           unsigned int arg)
 691 {
 692         struct file     *file = NULL, *old_file;
 693         int             error;
 694         bool            partscan;
 695
 696         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 697         if (error)
 698                 return error;
 699         error = -ENXIO;
 700         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 701                 goto out_err;
 702
 703         /* the loop device has to be read-only */
 704         error = -EINVAL;
 705         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 706                 goto out_err;
 707
 708         error = -EBADF;
 709         file = fget(arg);
 710         if (!file)
 711                 goto out_err;
 712
 713         error = loop_validate_file(file, bdev);
 714         if (error)
 715                 goto out_err;
 716
 717         old_file = lo->lo_backing_file;
 718
 719         error = -EINVAL;
 720
 721         /* size of the new backing store needs to be the same */
 722         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 723                 goto out_err;
 724
 725         /* and ... switch */
 726         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 727         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 728         lo->lo_backing_file = file;
 729         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(file->f_mapping);
 730         mapping_set_gfp_mask(file->f_mapping,
 731                              lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 732         loop_update_dio(lo);
 733         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 734         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
 735         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 736         /*
 737          * We must drop file reference outside of loop_ctl_mutex as dropping
 738          * the file ref can take bd_mutex which creates circular locking
 739          * dependency.
 740          */
 741         fput(old_file);
 742         if (partscan)
 743                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 744         return 0;
 745
 746 out_err:
 747         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 748         if (file)
 749                 fput(file);
 750         return error;
 751 }
 752
 753 /* loop sysfs attributes */
 754
 755 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 756                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 757 {
 758         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 759         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 760
 761         return callback(lo, page);
 762 }
 763
 764 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 765 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 766 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 767                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 768 {                                                                       \
 769         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 770 }                                                                       \
 771 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 772         __ATTR(_name, 0444, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 773
 774 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 775 {
 776         ssize_t ret;
 777         char *p = NULL;
 778
 779         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 780         if (lo->lo_backing_file)
 781                 p = file_path(lo->lo_backing_file, buf, PAGE_SIZE - 1);
 782         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 783
 784         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 785                 ret = PTR_ERR(p);
 786         else {
 787                 ret = strlen(p);
 788                 memmove(buf, p, ret);
 789                 buf[ret++] = '\n';
 790                 buf[ret] = 0;
 791         }
 792
 793         return ret;
 794 }
 795
 796 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 797 {
 798         return sysfs_emit(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 799 }
 800
 801 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 802 {
 803         return sysfs_emit(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 804 }
 805
 806 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 807 {
 808         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 809
 810         return sysfs_emit(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 811 }
 812
 813 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 814 {
 815         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 816
 817         return sysfs_emit(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 818 }
 819
 820 static ssize_t loop_attr_dio_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 821 {
 822         int dio = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO);
 823
 824         return sysfs_emit(buf, "%s\n", dio ? "1" : "0");
 825 }
 826
 827 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 828 LOOP_ATTR_RO(offset);
 829 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 830 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 831 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 832 LOOP_ATTR_RO(dio);
 833
 834 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 835         &loop_attr_backing_file.attr,
 836         &loop_attr_offset.attr,
 837         &loop_attr_sizelimit.attr,
 838         &loop_attr_autoclear.attr,
 839         &loop_attr_partscan.attr,
 840         &loop_attr_dio.attr,
 841         NULL,
 842 };
 843
 844 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 845         .name = "loop",
 846         .attrs= loop_attrs,
 847 };
 848
 849 static void loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 850 {
 851         lo->sysfs_inited = !sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 852                                                 &loop_attribute_group);
 853 }
 854
 855 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 856 {
 857         if (lo->sysfs_inited)
 858                 sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 859                                    &loop_attribute_group);
 860 }
 861
 862 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 863 {
 864         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 865         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 866         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 867         u32 granularity, max_discard_sectors;
 868
 869         /*
 870          * If the backing device is a block device, mirror its zeroing
 871          * capability. Set the discard sectors to the block device's zeroing
 872          * capabilities because loop discards result in blkdev_issue_zeroout(),
 873          * not blkdev_issue_discard(). This maintains consistent behavior with
 874          * file-backed loop devices: discarded regions read back as zero.
 875          */
 876         if (S_ISBLK(inode->i_mode) && !lo->lo_encrypt_key_size) {
 877                 struct request_queue *backingq;
 878
 879                 backingq = bdev_get_queue(inode->i_bdev);
 880
 881                 max_discard_sectors = backingq->limits.max_write_zeroes_sectors;
 882                 granularity = backingq->limits.discard_granularity ?:
 883                         queue_physical_block_size(backingq);
 884
 885         /*
 886          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 887          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 888          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 889          * useful information.
 890          */
 891         } else if (!file->f_op->fallocate || lo->lo_encrypt_key_size) {
 892                 max_discard_sectors = 0;
 893                 granularity = 0;
 894
 895         } else {
 896                 max_discard_sectors = UINT_MAX >> 9;
 897                 granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 898         }
 899
 900         if (max_discard_sectors) {
 901                 q->limits.discard_granularity = granularity;
 902                 blk_queue_max_discard_sectors(q, max_discard_sectors);
 903                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, max_discard_sectors);
 904                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 905         } else {
 906                 q->limits.discard_granularity = 0;
 907                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 908                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 909                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 910         }
 911         q->limits.discard_alignment = 0;
 912 }
 913
 914 static void loop_unprepare_queue(struct loop_device *lo)
 915 {
 916         kthread_flush_worker(&lo->worker);
 917         kthread_stop(lo->worker_task);
 918 }
 919
 920 static int loop_kthread_worker_fn(void *worker_ptr)
 921 {
 922         current->flags |= PF_LESS_THROTTLE | PF_MEMALLOC_NOIO;
 923         return kthread_worker_fn(worker_ptr);
 924 }
 925
 926 static int loop_prepare_queue(struct loop_device *lo)
 927 {
 928         kthread_init_worker(&lo->worker);
 929         lo->worker_task = kthread_run(loop_kthread_worker_fn,
 930                         &lo->worker, "loop%d", lo->lo_number);
 931         if (IS_ERR(lo->worker_task))
 932                 return -ENOMEM;
 933         set_user_nice(lo->worker_task, MIN_NICE);
 934         return 0;
 935 }
 936
 937 static int loop_set_fd(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 938                        struct block_device *bdev, unsigned int arg)
 939 {
 940         struct file     *file;
 941         struct inode    *inode;
 942         struct address_space *mapping;
 943         int             lo_flags = 0;
 944         int             error;
 945         loff_t          size;
 946         bool            partscan;
 947
 948         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 949         __module_get(THIS_MODULE);
 950
 951         error = -EBADF;
 952         file = fget(arg);
 953         if (!file)
 954                 goto out;
 955
 956         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 957         if (error)
 958                 goto out_putf;
 959
 960         error = -EBUSY;
 961         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
 962                 goto out_unlock;
 963
 964         error = loop_validate_file(file, bdev);
 965         if (error)
 966                 goto out_unlock;
 967
 968         mapping = file->f_mapping;
 969         inode = mapping->host;
 970
 971         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
 972             !file->f_op->write_iter)
 973                 lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
 974
 975         error = -EFBIG;
 976         size = get_loop_size(lo, file);
 977         if ((loff_t)(sector_t)size != size)
 978                 goto out_unlock;
 979         error = loop_prepare_queue(lo);
 980         if (error)
 981                 goto out_unlock;
 982
 983         error = 0;
 984
 985         set_device_ro(bdev, (lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
 986
 987         lo->use_dio = false;
 988         lo->lo_device = bdev;
 989         lo->lo_flags = lo_flags;
 990         lo->lo_backing_file = file;
 991         lo->transfer = NULL;
 992         lo->ioctl = NULL;
 993         lo->lo_sizelimit = 0;
 994         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 995         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 996
 997         if (!(lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
 998                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
 999
1000         loop_update_dio(lo);
1001         set_capacity(lo->lo_disk, size);
1002         bd_set_size(bdev, size << 9);
1003         loop_sysfs_init(lo);
1004         /* let user-space know about the new size */
1005         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1006
1007         set_blocksize(bdev, S_ISBLK(inode->i_mode) ?
1008                       block_size(inode->i_bdev) : PAGE_SIZE);
1009
1010         lo->lo_state = Lo_bound;
1011         if (part_shift)
1012                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1013         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
1014
1015         /* Grab the block_device to prevent its destruction after we
1016          * put /dev/loopXX inode. Later in __loop_clr_fd() we bdput(bdev).
1017          */
1018         bdgrab(bdev);
1019         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1020         if (partscan)
1021                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1022         return 0;
1023
1024 out_unlock:
1025         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1026 out_putf:
1027         fput(file);
1028 out:
1029         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1030         module_put(THIS_MODULE);
1031         return error;
1032 }
1033
1034 static int
1035 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
1036 {
1037         int err = 0;
1038         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
1039
1040         if (xfer) {
1041                 if (xfer->release)
1042                         err = xfer->release(lo);
1043                 lo->transfer = NULL;
1044                 lo->lo_encryption = NULL;
1045                 module_put(xfer->owner);
1046         }
1047         return err;
1048 }
1049
1050 static int
1051 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
1052                const struct loop_info64 *i)
1053 {
1054         int err = 0;
1055
1056         if (xfer) {
1057                 struct module *owner = xfer->owner;
1058
1059                 if (!try_module_get(owner))
1060                         return -EINVAL;
1061                 if (xfer->init)
1062                         err = xfer->init(lo, i);
1063                 if (err)
1064                         module_put(owner);
1065                 else
1066                         lo->lo_encryption = xfer;
1067         }
1068         return err;
1069 }
1070
1071 static int __loop_clr_fd(struct loop_device *lo, bool release)
1072 {
1073         struct file *filp = NULL;
1074         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1075         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1076         int err = 0;
1077         bool partscan = false;
1078         int lo_number;
1079
1080         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1081         if (WARN_ON_ONCE(lo->lo_state != Lo_rundown)) {
1082                 err = -ENXIO;
1083                 goto out_unlock;
1084         }
1085
1086         filp = lo->lo_backing_file;
1087         if (filp == NULL) {
1088                 err = -EINVAL;
1089                 goto out_unlock;
1090         }
1091
1092         /* freeze request queue during the transition */
1093         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1094
1095         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1096         lo->lo_backing_file = NULL;
1097         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1098
1099         loop_release_xfer(lo);
1100         lo->transfer = NULL;
1101         lo->ioctl = NULL;
1102         lo->lo_device = NULL;
1103         lo->lo_encryption = NULL;
1104         lo->lo_offset = 0;
1105         lo->lo_sizelimit = 0;
1106         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1107         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1108         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1109         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1110         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1111         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1112         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, 512);
1113         if (bdev) {
1114                 bdput(bdev);
1115                 invalidate_bdev(bdev);
1116                 bdev->bd_inode->i_mapping->wb_err = 0;
1117         }
1118         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1119         loop_sysfs_exit(lo);
1120         if (bdev) {
1121                 bd_set_size(bdev, 0);
1122                 /* let user-space know about this change */
1123                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1124         }
1125         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1126         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1127         module_put(THIS_MODULE);
1128         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1129
1130         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev;
1131         lo_number = lo->lo_number;
1132         loop_unprepare_queue(lo);
1133 out_unlock:
1134         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1135         if (partscan) {
1136                 /*
1137                  * bd_mutex has been held already in release path, so don't
1138                  * acquire it if this function is called in such case.
1139                  *
1140                  * If the reread partition isn't from release path, lo_refcnt
1141                  * must be at least one and it can only become zero when the
1142                  * current holder is released.
1143                  */
1144                 if (release)
1145                         err = __blkdev_reread_part(bdev);
1146                 else
1147                         err = blkdev_reread_part(bdev);
1148                 if (err)
1149                         pr_warn("%s: partition scan of loop%d failed (rc=%d)\n",
1150                                 __func__, lo_number, err);
1151                 /* Device is gone, no point in returning error */
1152                 err = 0;
1153         }
1154
1155         /*
1156          * lo->lo_state is set to Lo_unbound here after above partscan has
1157          * finished.
1158          *
1159          * There cannot be anybody else entering __loop_clr_fd() as
1160          * lo->lo_backing_file is already cleared and Lo_rundown state
1161          * protects us from all the other places trying to change the 'lo'
1162          * device.
1163          */
1164         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1165         lo->lo_flags = 0;
1166         if (!part_shift)
1167                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1168         lo->lo_state = Lo_unbound;
1169         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1170
1171         /*
1172          * Need not hold loop_ctl_mutex to fput backing file.
1173          * Calling fput holding loop_ctl_mutex triggers a circular
1174          * lock dependency possibility warning as fput can take
1175          * bd_mutex which is usually taken before loop_ctl_mutex.
1176          */
1177         if (filp)
1178                 fput(filp);
1179         return err;
1180 }
1181
1182 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1183 {
1184         int err;
1185
1186         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1187         if (err)
1188                 return err;
1189         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1190                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1191                 return -ENXIO;
1192         }
1193         /*
1194          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1195          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1196          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1197          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1198          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1199          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1200          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1201          * command to fail with EBUSY.
1202          */
1203         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1204                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1205                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1206                 return 0;
1207         }
1208         lo->lo_state = Lo_rundown;
1209         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1210
1211         return __loop_clr_fd(lo, false);
1212 }
1213
1214 static int
1215 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1216 {
1217         int err;
1218         struct loop_func_table *xfer;
1219         kuid_t uid = current_uid();
1220         struct block_device *bdev;
1221         bool partscan = false;
1222
1223         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1224         if (err)
1225                 return err;
1226         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1227             !uid_eq(lo->lo_key_owner, uid) &&
1228             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1229                 err = -EPERM;
1230                 goto out_unlock;
1231         }
1232         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1233                 err = -ENXIO;
1234                 goto out_unlock;
1235         }
1236         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE) {
1237                 err = -EINVAL;
1238                 goto out_unlock;
1239         }
1240
1241         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1242             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1243                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1244                 invalidate_bdev(lo->lo_device);
1245         }
1246
1247         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1248         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1249
1250         err = loop_release_xfer(lo);
1251         if (err)
1252                 goto out_unfreeze;
1253
1254         if (info->lo_encrypt_type) {
1255                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1256
1257                 if (type >= MAX_LO_CRYPT) {
1258                         err = -EINVAL;
1259                         goto out_unfreeze;
1260                 }
1261                 xfer = xfer_funcs[type];
1262                 if (xfer == NULL) {
1263                         err = -EINVAL;
1264                         goto out_unfreeze;
1265                 }
1266         } else
1267                 xfer = NULL;
1268
1269         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1270         if (err)
1271                 goto out_unfreeze;
1272
1273         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1274             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1275                 /* kill_bdev should have truncated all the pages */
1276                 if (lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1277                         err = -EAGAIN;
1278                         pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1279                                 __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1280                                 lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1281                         goto out_unfreeze;
1282                 }
1283                 if (figure_loop_size(lo, info->lo_offset, info->lo_sizelimit)) {
1284                         err = -EFBIG;
1285                         goto out_unfreeze;
1286                 }
1287         }
1288
1289         loop_config_discard(lo);
1290
1291         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1292         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1293         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1294         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1295
1296         if (!xfer)
1297                 xfer = &none_funcs;
1298         lo->transfer = xfer->transfer;
1299         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1300
1301         if ((lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) !=
1302              (info->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR))
1303                 lo->lo_flags ^= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1304
1305         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1306         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1307         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1308         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1309                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1310                        info->lo_encrypt_key_size);
1311                 lo->lo_key_owner = uid;
1312         }
1313
1314         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1315         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1316
1317 out_unfreeze:
1318         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1319
1320         if (!err && (info->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1321              !(lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1322                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1323                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1324                 bdev = lo->lo_device;
1325                 partscan = true;
1326         }
1327 out_unlock:
1328         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1329         if (partscan)
1330                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1331
1332         return err;
1333 }
1334
1335 static int
1336 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1337 {
1338         struct path path;
1339         struct kstat stat;
1340         int ret;
1341
1342         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1343         if (ret)
1344                 return ret;
1345         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1346                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1347                 return -ENXIO;
1348         }
1349
1350         memset(info, 0, sizeof(*info));
1351         info->lo_number = lo->lo_number;
1352         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1353         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1354
1355         /* loff_t vars have been assigned __u64 */
1356         if (lo->lo_offset < 0 || lo->lo_sizelimit < 0)
1357                 return -EOVERFLOW;
1358
1359         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1360         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1361         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1362         info->lo_encrypt_type =
1363                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1364         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1365                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1366                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1367                        lo->lo_encrypt_key_size);
1368         }
1369
1370         /* Drop loop_ctl_mutex while we call into the filesystem. */
1371         path = lo->lo_backing_file->f_path;
1372         path_get(&path);
1373         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1374         ret = vfs_getattr(&path, &stat, STATX_INO, AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1375         if (!ret) {
1376                 info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1377                 info->lo_inode = stat.ino;
1378                 info->lo_rdevice = huge_encode_dev(stat.rdev);
1379         }
1380         path_put(&path);
1381         return ret;
1382 }
1383
1384 static void
1385 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1386 {
1387         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1388         info64->lo_number = info->lo_number;
1389         info64->lo_device = info->lo_device;
1390         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1391         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1392         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1393         info64->lo_sizelimit = 0;
1394         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1395         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1396         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1397         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1398         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1399         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1400                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1401         else
1402                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1403         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1404 }
1405
1406 static int
1407 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1408 {
1409         memset(info, 0, sizeof(*info));
1410         info->lo_number = info64->lo_number;
1411         info->lo_device = info64->lo_device;
1412         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1413         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1414         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1415         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1416         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1417         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1418         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1419         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1420         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1421                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1422         else
1423                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1424         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1425
1426         /* error in case values were truncated */
1427         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1428             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1429             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1430             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1431                 return -EOVERFLOW;
1432
1433         return 0;
1434 }
1435
1436 static int
1437 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1438 {
1439         struct loop_info info;
1440         struct loop_info64 info64;
1441
1442         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1443                 return -EFAULT;
1444         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1445         return loop_set_status(lo, &info64);
1446 }
1447
1448 static int
1449 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1450 {
1451         struct loop_info64 info64;
1452
1453         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1454                 return -EFAULT;
1455         return loop_set_status(lo, &info64);
1456 }
1457
1458 static int
1459 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1460         struct loop_info info;
1461         struct loop_info64 info64;
1462         int err;
1463
1464         if (!arg)
1465                 return -EINVAL;
1466         err = loop_get_status(lo, &info64);
1467         if (!err)
1468                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1469         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1470                 err = -EFAULT;
1471
1472         return err;
1473 }
1474
1475 static int
1476 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1477         struct loop_info64 info64;
1478         int err;
1479
1480         if (!arg)
1481                 return -EINVAL;
1482         err = loop_get_status(lo, &info64);
1483         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1484                 err = -EFAULT;
1485
1486         return err;
1487 }
1488
1489 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1490 {
1491         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1492                 return -ENXIO;
1493
1494         return figure_loop_size(lo, lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit);
1495 }
1496
1497 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1498 {
1499         int error = -ENXIO;
1500         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1501                 goto out;
1502
1503         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1504         if (lo->use_dio == !!arg)
1505                 return 0;
1506         error = -EINVAL;
1507  out:
1508         return error;
1509 }
1510
1511 static int loop_set_block_size(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1512 {
1513         int err = 0;
1514
1515         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1516                 return -ENXIO;
1517
1518         if (arg < 512 || arg > PAGE_SIZE || !is_power_of_2(arg))
1519                 return -EINVAL;
1520
1521         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size != arg) {
1522                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1523                 invalidate_bdev(lo->lo_device);
1524         }
1525
1526         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1527
1528         /* invalidate_bdev should have truncated all the pages */
1529         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size != arg &&
1530                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1531                 err = -EAGAIN;
1532                 pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1533                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1534                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1535                 goto out_unfreeze;
1536         }
1537
1538         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1539         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1540         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, arg);
1541         loop_update_dio(lo);
1542 out_unfreeze:
1543         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1544
1545         return err;
1546 }
1547
1548 static int lo_simple_ioctl(struct loop_device *lo, unsigned int cmd,
1549                            unsigned long arg)
1550 {
1551         int err;
1552
1553         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1554         if (err)
1555                 return err;
1556         switch (cmd) {
1557         case LOOP_SET_CAPACITY:
1558                 err = loop_set_capacity(lo);
1559                 break;
1560         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1561                 err = loop_set_dio(lo, arg);
1562                 break;
1563         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1564                 err = loop_set_block_size(lo, arg);
1565                 break;
1566         default:
1567                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1568         }
1569         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1570         return err;
1571 }
1572
1573 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1574         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1575 {
1576         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1577         int err;
1578
1579         switch (cmd) {
1580         case LOOP_SET_FD:
1581                 return loop_set_fd(lo, mode, bdev, arg);
1582         case LOOP_CHANGE_FD:
1583                 return loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1584         case LOOP_CLR_FD:
1585                 return loop_clr_fd(lo);
1586         case LOOP_SET_STATUS:
1587                 err = -EPERM;
1588                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1589                         err = loop_set_status_old(lo,
1590                                         (struct loop_info __user *)arg);
1591                 }
1592                 break;
1593         case LOOP_GET_STATUS:
1594                 return loop_get_status_old(lo, (struct loop_info __user *) arg);
1595         case LOOP_SET_STATUS64:
1596                 err = -EPERM;
1597                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1598                         err = loop_set_status64(lo,
1599                                         (struct loop_info64 __user *) arg);
1600                 }
1601                 break;
1602         case LOOP_GET_STATUS64:
1603                 return loop_get_status64(lo, (struct loop_info64 __user *) arg);
1604         case LOOP_SET_CAPACITY:
1605         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1606         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1607                 if (!(mode & FMODE_WRITE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1608                         return -EPERM;
1609                 /* Fall through */
1610         default:
1611                 err = lo_simple_ioctl(lo, cmd, arg);
1612                 break;
1613         }
1614
1615         return err;
1616 }
1617
1618 #ifdef CONFIG_COMPAT
1619 struct compat_loop_info {
1620         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1621         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1622         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1623         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1624         compat_int_t    lo_offset;
1625         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1626         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1627         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1628         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1629         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1630         compat_ulong_t  lo_init[2];
1631         char            reserved[4];
1632 };
1633
1634 /*
1635  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1636  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1637  */
1638 static noinline int
1639 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1640                         struct loop_info64 *info64)
1641 {
1642         struct compat_loop_info info;
1643
1644         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1645                 return -EFAULT;
1646
1647         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1648         info64->lo_number = info.lo_number;
1649         info64->lo_device = info.lo_device;
1650         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1651         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1652         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1653         info64->lo_sizelimit = 0;
1654         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1655         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1656         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1657         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1658         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1659         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1660                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1661         else
1662                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1663         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1664         return 0;
1665 }
1666
1667 /*
1668  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1669  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1670  */
1671 static noinline int
1672 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1673                       struct compat_loop_info __user *arg)
1674 {
1675         struct compat_loop_info info;
1676
1677         memset(&info, 0, sizeof(info));
1678         info.lo_number = info64->lo_number;
1679         info.lo_device = info64->lo_device;
1680         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1681         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1682         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1683         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1684         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1685         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1686         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1687         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1688         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1689                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1690         else
1691                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1692         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1693
1694         /* error in case values were truncated */
1695         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1696             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1697             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1698             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1699             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1700             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1701                 return -EOVERFLOW;
1702
1703         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1704                 return -EFAULT;
1705         return 0;
1706 }
1707
1708 static int
1709 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1710                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1711 {
1712         struct loop_info64 info64;
1713         int ret;
1714
1715         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1716         if (ret < 0)
1717                 return ret;
1718         return loop_set_status(lo, &info64);
1719 }
1720
1721 static int
1722 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1723                        struct compat_loop_info __user *arg)
1724 {
1725         struct loop_info64 info64;
1726         int err;
1727
1728         if (!arg)
1729                 return -EINVAL;
1730         err = loop_get_status(lo, &info64);
1731         if (!err)
1732                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1733         return err;
1734 }
1735
1736 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1737                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1738 {
1739         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1740         int err;
1741
1742         switch(cmd) {
1743         case LOOP_SET_STATUS:
1744                 err = loop_set_status_compat(lo,
1745                              (const struct compat_loop_info __user *)arg);
1746                 break;
1747         case LOOP_GET_STATUS:
1748                 err = loop_get_status_compat(lo,
1749                                      (struct compat_loop_info __user *)arg);
1750                 break;
1751         case LOOP_SET_CAPACITY:
1752         case LOOP_CLR_FD:
1753         case LOOP_GET_STATUS64:
1754         case LOOP_SET_STATUS64:
1755                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1756                 /* fall through */
1757         case LOOP_SET_FD:
1758         case LOOP_CHANGE_FD:
1759         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1760         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1761                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1762                 break;
1763         default:
1764                 err = -ENOIOCTLCMD;
1765                 break;
1766         }
1767         return err;
1768 }
1769 #endif
1770
1771 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1772 {
1773         struct loop_device *lo;
1774         int err;
1775
1776         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1777         if (err)
1778                 return err;
1779         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1780         if (!lo) {
1781                 err = -ENXIO;
1782                 goto out;
1783         }
1784
1785         atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1786 out:
1787         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1788         return err;
1789 }
1790
1791 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1792 {
1793         struct loop_device *lo;
1794
1795         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1796         lo = disk->private_data;
1797         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1798                 goto out_unlock;
1799
1800         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1801                 if (lo->lo_state != Lo_bound)
1802                         goto out_unlock;
1803                 lo->lo_state = Lo_rundown;
1804                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1805                 /*
1806                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1807                  * and remove configuration after last close.
1808                  */
1809                 __loop_clr_fd(lo, true);
1810                 return;
1811         } else if (lo->lo_state == Lo_bound) {
1812                 /*
1813                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1814                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1815                  */
1816                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1817                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1818         }
1819
1820 out_unlock:
1821         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1822 }
1823
1824 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1825         .owner =        THIS_MODULE,
1826         .open =         lo_open,
1827         .release =      lo_release,
1828         .ioctl =        lo_ioctl,
1829 #ifdef CONFIG_COMPAT
1830         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1831 #endif
1832 };
1833
1834 /*
1835  * And now the modules code and kernel interface.
1836  */
1837 static int max_loop;
1838 module_param(max_loop, int, 0444);
1839 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1840 module_param(max_part, int, 0444);
1841 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1842 MODULE_LICENSE("GPL");
1843 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1844
1845 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1846 {
1847         unsigned int n = funcs->number;
1848
1849         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1850                 return -EINVAL;
1851         xfer_funcs[n] = funcs;
1852         return 0;
1853 }
1854
1855 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1856 {
1857         struct loop_device *lo = ptr;
1858         struct loop_func_table *xfer = data;
1859
1860         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1861         if (lo->lo_encryption == xfer)
1862                 loop_release_xfer(lo);
1863         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1864         return 0;
1865 }
1866
1867 int loop_unregister_transfer(int number)
1868 {
1869         unsigned int n = number;
1870         struct loop_func_table *xfer;
1871
1872         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1873                 return -EINVAL;
1874
1875         xfer_funcs[n] = NULL;
1876         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1877         return 0;
1878 }
1879
1880 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1881 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
1882
1883 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1884                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
1885 {
1886         struct request *rq = bd->rq;
1887         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1888         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1889
1890         blk_mq_start_request(rq);
1891
1892         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1893                 return BLK_STS_IOERR;
1894
1895         switch (req_op(rq)) {
1896         case REQ_OP_FLUSH:
1897         case REQ_OP_DISCARD:
1898         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1899                 cmd->use_aio = false;
1900                 break;
1901         default:
1902                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
1903                 break;
1904         }
1905
1906         /* always use the first bio's css */
1907 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1908         if (cmd->use_aio && rq->bio && rq->bio->bi_css) {
1909                 cmd->css = rq->bio->bi_css;
1910                 css_get(cmd->css);
1911         } else
1912 #endif
1913                 cmd->css = NULL;
1914         kthread_queue_work(&lo->worker, &cmd->work);
1915
1916         return BLK_STS_OK;
1917 }
1918
1919 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
1920 {
1921         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
1922         const bool write = op_is_write(req_op(rq));
1923         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
1924         int ret = 0;
1925
1926         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
1927                 ret = -EIO;
1928                 goto failed;
1929         }
1930
1931         ret = do_req_filebacked(lo, rq);
1932  failed:
1933         /* complete non-aio request */
1934         if (!cmd->use_aio || ret) {
1935                 cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
1936                 blk_mq_complete_request(rq);
1937         }
1938 }
1939
1940 static void loop_queue_work(struct kthread_work *work)
1941 {
1942         struct loop_cmd *cmd =
1943                 container_of(work, struct loop_cmd, work);
1944
1945         loop_handle_cmd(cmd);
1946 }
1947
1948 static int loop_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
1949                 unsigned int hctx_idx, unsigned int numa_node)
1950 {
1951         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1952
1953         kthread_init_work(&cmd->work, loop_queue_work);
1954         return 0;
1955 }
1956
1957 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
1958         .queue_rq       = loop_queue_rq,
1959         .init_request   = loop_init_request,
1960         .complete       = lo_complete_rq,
1961 };
1962
1963 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
1964 {
1965         struct loop_device *lo;
1966         struct gendisk *disk;
1967         int err;
1968
1969         err = -ENOMEM;
1970         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
1971         if (!lo)
1972                 goto out;
1973
1974         lo->lo_state = Lo_unbound;
1975
1976         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
1977         if (i >= 0) {
1978                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
1979                 if (err == -ENOSPC)
1980                         err = -EEXIST;
1981         } else {
1982                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
1983         }
1984         if (err < 0)
1985                 goto out_free_dev;
1986         i = err;
1987
1988         err = -ENOMEM;
1989         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
1990         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
1991         lo->tag_set.queue_depth = 128;
1992         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
1993         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
1994         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE | BLK_MQ_F_SG_MERGE;
1995         lo->tag_set.driver_data = lo;
1996
1997         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
1998         if (err)
1999                 goto out_free_idr;
2000
2001         lo->lo_queue = blk_mq_init_queue(&lo->tag_set);
2002         if (IS_ERR_OR_NULL(lo->lo_queue)) {
2003                 err = PTR_ERR(lo->lo_queue);
2004                 goto out_cleanup_tags;
2005         }
2006         lo->lo_queue->queuedata = lo;
2007
2008         blk_queue_max_hw_sectors(lo->lo_queue, BLK_DEF_MAX_SECTORS);
2009
2010         /*
2011          * By default, we do buffer IO, so it doesn't make sense to enable
2012          * merge because the I/O submitted to backing file is handled page by
2013          * page. For directio mode, merge does help to dispatch bigger request
2014          * to underlayer disk. We will enable merge once directio is enabled.
2015          */
2016         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
2017
2018         err = -ENOMEM;
2019         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
2020         if (!disk)
2021                 goto out_free_queue;
2022
2023         /*
2024          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
2025          * scanning can be requested individually per-device during its
2026          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
2027          * devices. The needed partition minors are allocated from the
2028          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
2029          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
2030          * used.
2031          *
2032          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
2033          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
2034          * multiples of max_part.
2035          *
2036          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
2037          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
2038          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
2039          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
2040          */
2041         if (!part_shift)
2042                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
2043         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
2044         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
2045         lo->lo_number           = i;
2046         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
2047         disk->major             = LOOP_MAJOR;
2048         disk->first_minor       = i << part_shift;
2049         disk->fops              = &lo_fops;
2050         disk->private_data      = lo;
2051         disk->queue             = lo->lo_queue;
2052         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
2053         add_disk(disk);
2054         *l = lo;
2055         return lo->lo_number;
2056
2057 out_free_queue:
2058         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2059 out_cleanup_tags:
2060         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2061 out_free_idr:
2062         idr_remove(&loop_index_idr, i);
2063 out_free_dev:
2064         kfree(lo);
2065 out:
2066         return err;
2067 }
2068
2069 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
2070 {
2071         del_gendisk(lo->lo_disk);
2072         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2073         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2074         put_disk(lo->lo_disk);
2075         kfree(lo);
2076 }
2077
2078 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
2079 {
2080         struct loop_device *lo = ptr;
2081         struct loop_device **l = data;
2082
2083         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
2084                 *l = lo;
2085                 return 1;
2086         }
2087         return 0;
2088 }
2089
2090 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
2091 {
2092         struct loop_device *lo;
2093         int ret = -ENODEV;
2094
2095         if (i < 0) {
2096                 int err;
2097
2098                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
2099                 if (err == 1) {
2100                         *l = lo;
2101                         ret = lo->lo_number;
2102                 }
2103                 goto out;
2104         }
2105
2106         /* lookup and return a specific i */
2107         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
2108         if (lo) {
2109                 *l = lo;
2110                 ret = lo->lo_number;
2111         }
2112 out:
2113         return ret;
2114 }
2115
2116 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
2117 {
2118         struct loop_device *lo;
2119         struct kobject *kobj;
2120         int err;
2121
2122         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2123         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2124         if (err < 0)
2125                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2126         if (err < 0)
2127                 kobj = NULL;
2128         else
2129                 kobj = get_disk_and_module(lo->lo_disk);
2130         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2131
2132         *part = 0;
2133         return kobj;
2134 }
2135
2136 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
2137                                unsigned long parm)
2138 {
2139         struct loop_device *lo;
2140         int ret;
2141
2142         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
2143         if (ret)
2144                 return ret;
2145
2146         ret = -ENOSYS;
2147         switch (cmd) {
2148         case LOOP_CTL_ADD:
2149                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2150                 if (ret >= 0) {
2151                         ret = -EEXIST;
2152                         break;
2153                 }
2154                 ret = loop_add(&lo, parm);
2155                 break;
2156         case LOOP_CTL_REMOVE:
2157                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2158                 if (ret < 0)
2159                         break;
2160                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
2161                         ret = -EBUSY;
2162                         break;
2163                 }
2164                 if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
2165                         ret = -EBUSY;
2166                         break;
2167                 }
2168                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
2169                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
2170                 loop_remove(lo);
2171                 break;
2172         case LOOP_CTL_GET_FREE:
2173                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
2174                 if (ret >= 0)
2175                         break;
2176                 ret = loop_add(&lo, -1);
2177         }
2178         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2179
2180         return ret;
2181 }
2182
2183 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
2184         .open           = nonseekable_open,
2185         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
2186         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
2187         .owner          = THIS_MODULE,
2188         .llseek         = noop_llseek,
2189 };
2190
2191 static struct miscdevice loop_misc = {
2192         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
2193         .name           = "loop-control",
2194         .fops           = &loop_ctl_fops,
2195 };
2196
2197 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
2198 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
2199
2200 static int __init loop_init(void)
2201 {
2202         int i, nr;
2203         unsigned long range;
2204         struct loop_device *lo;
2205         int err;
2206
2207         part_shift = 0;
2208         if (max_part > 0) {
2209                 part_shift = fls(max_part);
2210
2211                 /*
2212                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2213                  * to user space so that user can decide correct minor number
2214                  * if [s]he want to create more devices.
2215                  *
2216                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2217                  * for the whole disk.
2218                  */
2219                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2220         }
2221
2222         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2223                 err = -EINVAL;
2224                 goto err_out;
2225         }
2226
2227         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2228                 err = -EINVAL;
2229                 goto err_out;
2230         }
2231
2232         /*
2233          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2234          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2235          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2236          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2237          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2238          * a 'dead' device node.
2239          */
2240         if (max_loop) {
2241                 nr = max_loop;
2242                 range = max_loop << part_shift;
2243         } else {
2244                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2245                 range = 1UL << MINORBITS;
2246         }
2247
2248         err = misc_register(&loop_misc);
2249         if (err < 0)
2250                 goto err_out;
2251
2252
2253         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop")) {
2254                 err = -EIO;
2255                 goto misc_out;
2256         }
2257
2258         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
2259                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
2260
2261         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2262         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2263         for (i = 0; i < nr; i++)
2264                 loop_add(&lo, i);
2265         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2266
2267         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2268         return 0;
2269
2270 misc_out:
2271         misc_deregister(&loop_misc);
2272 err_out:
2273         return err;
2274 }
2275
2276 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
2277 {
2278         struct loop_device *lo = ptr;
2279
2280         loop_remove(lo);
2281         return 0;
2282 }
2283
2284 static void __exit loop_exit(void)
2285 {
2286         unsigned long range;
2287
2288         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
2289
2290         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2291
2292         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
2293         idr_destroy(&loop_index_idr);
2294
2295         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
2296         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2297
2298         misc_deregister(&loop_misc);
2299
2300         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2301 }
2302
2303 module_init(loop_init);
2304 module_exit(loop_exit);
2305
2306 #ifndef MODULE
2307 static int __init max_loop_setup(char *str)
2308 {
2309         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2310         return 1;
2311 }
2312
2313 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2314 #endif