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 #include <linux/blk-cgroup.h>
  81
  82 #include "loop.h"
  83
  84 #include <linux/uaccess.h>
  85
  86 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  87 static DEFINE_MUTEX(loop_ctl_mutex);
  88
  89 static int max_part;
  90 static int part_shift;
  91
  92 static int transfer_xor(struct loop_device *lo, int cmd,
  93                         struct page *raw_page, unsigned raw_off,
  94                         struct page *loop_page, unsigned loop_off,
  95                         int size, sector_t real_block)
  96 {
  97         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page) + raw_off;
  98         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page) + loop_off;
  99         char *in, *out, *key;
 100         int i, keysize;
 101
 102         if (cmd == READ) {
 103                 in = raw_buf;
 104                 out = loop_buf;
 105         } else {
 106                 in = loop_buf;
 107                 out = raw_buf;
 108         }
 109
 110         key = lo->lo_encrypt_key;
 111         keysize = lo->lo_encrypt_key_size;
 112         for (i = 0; i < size; i++)
 113                 *out++ = *in++ ^ key[(i & 511) % keysize];
 114
 115         kunmap_atomic(loop_buf);
 116         kunmap_atomic(raw_buf);
 117         cond_resched();
 118         return 0;
 119 }
 120
 121 static int xor_init(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
 122 {
 123         if (unlikely(info->lo_encrypt_key_size <= 0))
 124                 return -EINVAL;
 125         return 0;
 126 }
 127
 128 static struct loop_func_table none_funcs = {
 129         .number = LO_CRYPT_NONE,
 130 };
 131
 132 static struct loop_func_table xor_funcs = {
 133         .number = LO_CRYPT_XOR,
 134         .transfer = transfer_xor,
 135         .init = xor_init
 136 };
 137
 138 /* xfer_funcs[0] is special - its release function is never called */
 139 static struct loop_func_table *xfer_funcs[MAX_LO_CRYPT] = {
 140         &none_funcs,
 141         &xor_funcs
 142 };
 143
 144 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 145 {
 146         loff_t loopsize;
 147
 148         /* Compute loopsize in bytes */
 149         loopsize = i_size_read(file->f_mapping->host);
 150         if (offset > 0)
 151                 loopsize -= offset;
 152         /* offset is beyond i_size, weird but possible */
 153         if (loopsize < 0)
 154                 return 0;
 155
 156         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 157                 loopsize = sizelimit;
 158         /*
 159          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 160          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 161          */
 162         return loopsize >> 9;
 163 }
 164
 165 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 166 {
 167         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 168 }
 169
 170 static void __loop_update_dio(struct loop_device *lo, bool dio)
 171 {
 172         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 173         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 174         struct inode *inode = mapping->host;
 175         unsigned short sb_bsize = 0;
 176         unsigned dio_align = 0;
 177         bool use_dio;
 178
 179         if (inode->i_sb->s_bdev) {
 180                 sb_bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
 181                 dio_align = sb_bsize - 1;
 182         }
 183
 184         /*
 185          * We support direct I/O only if lo_offset is aligned with the
 186          * logical I/O size of backing device, and the logical block
 187          * size of loop is bigger than the backing device's and the loop
 188          * needn't transform transfer.
 189          *
 190          * TODO: the above condition may be loosed in the future, and
 191          * direct I/O may be switched runtime at that time because most
 192          * of requests in sane applications should be PAGE_SIZE aligned
 193          */
 194         if (dio) {
 195                 if (queue_logical_block_size(lo->lo_queue) >= sb_bsize &&
 196                                 !(lo->lo_offset & dio_align) &&
 197                                 mapping->a_ops->direct_IO &&
 198                                 !lo->transfer)
 199                         use_dio = true;
 200                 else
 201                         use_dio = false;
 202         } else {
 203                 use_dio = false;
 204         }
 205
 206         if (lo->use_dio == use_dio)
 207                 return;
 208
 209         /* flush dirty pages before changing direct IO */
 210         vfs_fsync(file, 0);
 211
 212         /*
 213          * The flag of LO_FLAGS_DIRECT_IO is handled similarly with
 214          * LO_FLAGS_READ_ONLY, both are set from kernel, and losetup
 215          * will get updated by ioctl(LOOP_GET_STATUS)
 216          */
 217         if (lo->lo_state == Lo_bound)
 218                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 219         lo->use_dio = use_dio;
 220         if (use_dio) {
 221                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 222                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 223         } else {
 224                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
 225                 lo->lo_flags &= ~LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 226         }
 227         if (lo->lo_state == Lo_bound)
 228                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 229 }
 230
 231 /**
 232  * loop_set_size() - sets device size and notifies userspace
 233  * @lo: struct loop_device to set the size for
 234  * @size: new size of the loop device
 235  *
 236  * Callers must validate that the size passed into this function fits into
 237  * a sector_t, eg using loop_validate_size()
 238  */
 239 static void loop_set_size(struct loop_device *lo, loff_t size)
 240 {
 241         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 242
 243         bd_set_nr_sectors(bdev, size);
 244
 245         if (!set_capacity_revalidate_and_notify(lo->lo_disk, size, false))
 246                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 247 }
 248
 249 static inline int
 250 lo_do_transfer(struct loop_device *lo, int cmd,
 251                struct page *rpage, unsigned roffs,
 252                struct page *lpage, unsigned loffs,
 253                int size, sector_t rblock)
 254 {
 255         int ret;
 256
 257         ret = lo->transfer(lo, cmd, rpage, roffs, lpage, loffs, size, rblock);
 258         if (likely(!ret))
 259                 return 0;
 260
 261         printk_ratelimited(KERN_ERR
 262                 "loop: Transfer error at byte offset %llu, length %i.\n",
 263                 (unsigned long long)rblock << 9, size);
 264         return ret;
 265 }
 266
 267 static int lo_write_bvec(struct file *file, struct bio_vec *bvec, loff_t *ppos)
 268 {
 269         struct iov_iter i;
 270         ssize_t bw;
 271
 272         iov_iter_bvec(&i, WRITE, bvec, 1, bvec->bv_len);
 273
 274         file_start_write(file);
 275         bw = vfs_iter_write(file, &i, ppos, 0);
 276         file_end_write(file);
 277
 278         if (likely(bw ==  bvec->bv_len))
 279                 return 0;
 280
 281         printk_ratelimited(KERN_ERR
 282                 "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 283                 (unsigned long long)*ppos, bvec->bv_len);
 284         if (bw >= 0)
 285                 bw = -EIO;
 286         return bw;
 287 }
 288
 289 static int lo_write_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 290                 loff_t pos)
 291 {
 292         struct bio_vec bvec;
 293         struct req_iterator iter;
 294         int ret = 0;
 295
 296         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 297                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &bvec, &pos);
 298                 if (ret < 0)
 299                         break;
 300                 cond_resched();
 301         }
 302
 303         return ret;
 304 }
 305
 306 /*
 307  * This is the slow, transforming version that needs to double buffer the
 308  * data as it cannot do the transformations in place without having direct
 309  * access to the destination pages of the backing file.
 310  */
 311 static int lo_write_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 312                 loff_t pos)
 313 {
 314         struct bio_vec bvec, b;
 315         struct req_iterator iter;
 316         struct page *page;
 317         int ret = 0;
 318
 319         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 320         if (unlikely(!page))
 321                 return -ENOMEM;
 322
 323         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 324                 ret = lo_do_transfer(lo, WRITE, page, 0, bvec.bv_page,
 325                         bvec.bv_offset, bvec.bv_len, pos >> 9);
 326                 if (unlikely(ret))
 327                         break;
 328
 329                 b.bv_page = page;
 330                 b.bv_offset = 0;
 331                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 332                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &b, &pos);
 333                 if (ret < 0)
 334                         break;
 335         }
 336
 337         __free_page(page);
 338         return ret;
 339 }
 340
 341 static int lo_read_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 342                 loff_t pos)
 343 {
 344         struct bio_vec bvec;
 345         struct req_iterator iter;
 346         struct iov_iter i;
 347         ssize_t len;
 348
 349         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 350                 iov_iter_bvec(&i, READ, &bvec, 1, bvec.bv_len);
 351                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 352                 if (len < 0)
 353                         return len;
 354
 355                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 356
 357                 if (len != bvec.bv_len) {
 358                         struct bio *bio;
 359
 360                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 361                                 zero_fill_bio(bio);
 362                         break;
 363                 }
 364                 cond_resched();
 365         }
 366
 367         return 0;
 368 }
 369
 370 static int lo_read_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 371                 loff_t pos)
 372 {
 373         struct bio_vec bvec, b;
 374         struct req_iterator iter;
 375         struct iov_iter i;
 376         struct page *page;
 377         ssize_t len;
 378         int ret = 0;
 379
 380         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 381         if (unlikely(!page))
 382                 return -ENOMEM;
 383
 384         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 385                 loff_t offset = pos;
 386
 387                 b.bv_page = page;
 388                 b.bv_offset = 0;
 389                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 390
 391                 iov_iter_bvec(&i, READ, &b, 1, b.bv_len);
 392                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 393                 if (len < 0) {
 394                         ret = len;
 395                         goto out_free_page;
 396                 }
 397
 398                 ret = lo_do_transfer(lo, READ, page, 0, bvec.bv_page,
 399                         bvec.bv_offset, len, offset >> 9);
 400                 if (ret)
 401                         goto out_free_page;
 402
 403                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 404
 405                 if (len != bvec.bv_len) {
 406                         struct bio *bio;
 407
 408                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 409                                 zero_fill_bio(bio);
 410                         break;
 411                 }
 412         }
 413
 414         ret = 0;
 415 out_free_page:
 416         __free_page(page);
 417         return ret;
 418 }
 419
 420 static int lo_fallocate(struct loop_device *lo, struct request *rq, loff_t pos,
 421                         int mode)
 422 {
 423         /*
 424          * We use fallocate to manipulate the space mappings used by the image
 425          * a.k.a. discard/zerorange. However we do not support this if
 426          * encryption is enabled, because it may give an attacker useful
 427          * information.
 428          */
 429         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 430         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 431         int ret;
 432
 433         mode |= FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 434
 435         if (!blk_queue_discard(q)) {
 436                 ret = -EOPNOTSUPP;
 437                 goto out;
 438         }
 439
 440         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos, blk_rq_bytes(rq));
 441         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL && ret != -EOPNOTSUPP))
 442                 ret = -EIO;
 443  out:
 444         return ret;
 445 }
 446
 447 static int lo_req_flush(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 448 {
 449         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 450         int ret = vfs_fsync(file, 0);
 451         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 452                 ret = -EIO;
 453
 454         return ret;
 455 }
 456
 457 static void lo_complete_rq(struct request *rq)
 458 {
 459         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 460         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
 461
 462         if (!cmd->use_aio || cmd->ret < 0 || cmd->ret == blk_rq_bytes(rq) ||
 463             req_op(rq) != REQ_OP_READ) {
 464                 if (cmd->ret < 0)
 465                         ret = errno_to_blk_status(cmd->ret);
 466                 goto end_io;
 467         }
 468
 469         /*
 470          * Short READ - if we got some data, advance our request and
 471          * retry it. If we got no data, end the rest with EIO.
 472          */
 473         if (cmd->ret) {
 474                 blk_update_request(rq, BLK_STS_OK, cmd->ret);
 475                 cmd->ret = 0;
 476                 blk_mq_requeue_request(rq, true);
 477         } else {
 478                 if (cmd->use_aio) {
 479                         struct bio *bio = rq->bio;
 480
 481                         while (bio) {
 482                                 zero_fill_bio(bio);
 483                                 bio = bio->bi_next;
 484                         }
 485                 }
 486                 ret = BLK_STS_IOERR;
 487 end_io:
 488                 blk_mq_end_request(rq, ret);
 489         }
 490 }
 491
 492 static void lo_rw_aio_do_completion(struct loop_cmd *cmd)
 493 {
 494         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 495
 496         if (!atomic_dec_and_test(&cmd->ref))
 497                 return;
 498         kfree(cmd->bvec);
 499         cmd->bvec = NULL;
 500         if (likely(!blk_should_fake_timeout(rq->q)))
 501                 blk_mq_complete_request(rq);
 502 }
 503
 504 static void lo_rw_aio_complete(struct kiocb *iocb, long ret, long ret2)
 505 {
 506         struct loop_cmd *cmd = container_of(iocb, struct loop_cmd, iocb);
 507
 508         if (cmd->css)
 509                 css_put(cmd->css);
 510         cmd->ret = ret;
 511         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 512 }
 513
 514 static int lo_rw_aio(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd,
 515                      loff_t pos, bool rw)
 516 {
 517         struct iov_iter iter;
 518         struct req_iterator rq_iter;
 519         struct bio_vec *bvec;
 520         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
 521         struct bio *bio = rq->bio;
 522         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 523         struct bio_vec tmp;
 524         unsigned int offset;
 525         int nr_bvec = 0;
 526         int ret;
 527
 528         rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter)
 529                 nr_bvec++;
 530
 531         if (rq->bio != rq->biotail) {
 532
 533                 bvec = kmalloc_array(nr_bvec, sizeof(struct bio_vec),
 534                                      GFP_NOIO);
 535                 if (!bvec)
 536                         return -EIO;
 537                 cmd->bvec = bvec;
 538
 539                 /*
 540                  * The bios of the request may be started from the middle of
 541                  * the 'bvec' because of bio splitting, so we can't directly
 542                  * copy bio->bi_iov_vec to new bvec. The rq_for_each_bvec
 543                  * API will take care of all details for us.
 544                  */
 545                 rq_for_each_bvec(tmp, rq, rq_iter) {
 546                         *bvec = tmp;
 547                         bvec++;
 548                 }
 549                 bvec = cmd->bvec;
 550                 offset = 0;
 551         } else {
 552                 /*
 553                  * Same here, this bio may be started from the middle of the
 554                  * 'bvec' because of bio splitting, so offset from the bvec
 555                  * must be passed to iov iterator
 556                  */
 557                 offset = bio->bi_iter.bi_bvec_done;
 558                 bvec = __bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
 559         }
 560         atomic_set(&cmd->ref, 2);
 561
 562         iov_iter_bvec(&iter, rw, bvec, nr_bvec, blk_rq_bytes(rq));
 563         iter.iov_offset = offset;
 564
 565         cmd->iocb.ki_pos = pos;
 566         cmd->iocb.ki_filp = file;
 567         cmd->iocb.ki_complete = lo_rw_aio_complete;
 568         cmd->iocb.ki_flags = IOCB_DIRECT;
 569         cmd->iocb.ki_ioprio = IOPRIO_PRIO_VALUE(IOPRIO_CLASS_NONE, 0);
 570         if (cmd->css)
 571                 kthread_associate_blkcg(cmd->css);
 572
 573         if (rw == WRITE)
 574                 ret = call_write_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 575         else
 576                 ret = call_read_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 577
 578         lo_rw_aio_do_completion(cmd);
 579         kthread_associate_blkcg(NULL);
 580
 581         if (ret != -EIOCBQUEUED)
 582                 cmd->iocb.ki_complete(&cmd->iocb, ret, 0);
 583         return 0;
 584 }
 585
 586 static int do_req_filebacked(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 587 {
 588         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 589         loff_t pos = ((loff_t) blk_rq_pos(rq) << 9) + lo->lo_offset;
 590
 591         /*
 592          * lo_write_simple and lo_read_simple should have been covered
 593          * by io submit style function like lo_rw_aio(), one blocker
 594          * is that lo_read_simple() need to call flush_dcache_page after
 595          * the page is written from kernel, and it isn't easy to handle
 596          * this in io submit style function which submits all segments
 597          * of the req at one time. And direct read IO doesn't need to
 598          * run flush_dcache_page().
 599          */
 600         switch (req_op(rq)) {
 601         case REQ_OP_FLUSH:
 602                 return lo_req_flush(lo, rq);
 603         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 604                 /*
 605                  * If the caller doesn't want deallocation, call zeroout to
 606                  * write zeroes the range.  Otherwise, punch them out.
 607                  */
 608                 return lo_fallocate(lo, rq, pos,
 609                         (rq->cmd_flags & REQ_NOUNMAP) ?
 610                                 FALLOC_FL_ZERO_RANGE :
 611                                 FALLOC_FL_PUNCH_HOLE);
 612         case REQ_OP_DISCARD:
 613                 return lo_fallocate(lo, rq, pos, FALLOC_FL_PUNCH_HOLE);
 614         case REQ_OP_WRITE:
 615                 if (lo->transfer)
 616                         return lo_write_transfer(lo, rq, pos);
 617                 else if (cmd->use_aio)
 618                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, WRITE);
 619                 else
 620                         return lo_write_simple(lo, rq, pos);
 621         case REQ_OP_READ:
 622                 if (lo->transfer)
 623                         return lo_read_transfer(lo, rq, pos);
 624                 else if (cmd->use_aio)
 625                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, READ);
 626                 else
 627                         return lo_read_simple(lo, rq, pos);
 628         default:
 629                 WARN_ON_ONCE(1);
 630                 return -EIO;
 631         }
 632 }
 633
 634 static inline void loop_update_dio(struct loop_device *lo)
 635 {
 636         __loop_update_dio(lo, (lo->lo_backing_file->f_flags & O_DIRECT) |
 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         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
 646         rc = bdev_disk_changed(bdev, false);
 647         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
 648         if (rc)
 649                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d (%s) failed (rc=%d)\n",
 650                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name, rc);
 651 }
 652
 653 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 654 {
 655         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 656
 657         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && MAJOR(i->i_rdev) == LOOP_MAJOR;
 658 }
 659
 660 static int loop_validate_file(struct file *file, struct block_device *bdev)
 661 {
 662         struct inode    *inode = file->f_mapping->host;
 663         struct file     *f = file;
 664
 665         /* Avoid recursion */
 666         while (is_loop_device(f)) {
 667                 struct loop_device *l;
 668
 669                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 670                         return -EBADF;
 671
 672                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 673                 if (l->lo_state != Lo_bound) {
 674                         return -EINVAL;
 675                 }
 676                 f = l->lo_backing_file;
 677         }
 678         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 679                 return -EINVAL;
 680         return 0;
 681 }
 682
 683 /*
 684  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 685  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 686  * the original file and in High Availability environments to switch to
 687  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 688  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 689  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 690  */
 691 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 692                           unsigned int arg)
 693 {
 694         struct file     *file = NULL, *old_file;
 695         int             error;
 696         bool            partscan;
 697
 698         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
 699         if (error)
 700                 return error;
 701         error = -ENXIO;
 702         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 703                 goto out_err;
 704
 705         /* the loop device has to be read-only */
 706         error = -EINVAL;
 707         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 708                 goto out_err;
 709
 710         error = -EBADF;
 711         file = fget(arg);
 712         if (!file)
 713                 goto out_err;
 714
 715         error = loop_validate_file(file, bdev);
 716         if (error)
 717                 goto out_err;
 718
 719         old_file = lo->lo_backing_file;
 720
 721         error = -EINVAL;
 722
 723         /* size of the new backing store needs to be the same */
 724         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 725                 goto out_err;
 726
 727         /* and ... switch */
 728         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 729         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 730         lo->lo_backing_file = file;
 731         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(file->f_mapping);
 732         mapping_set_gfp_mask(file->f_mapping,
 733                              lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 734         loop_update_dio(lo);
 735         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 736         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
 737         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 738         /*
 739          * We must drop file reference outside of loop_ctl_mutex as dropping
 740          * the file ref can take bd_mutex which creates circular locking
 741          * dependency.
 742          */
 743         fput(old_file);
 744         if (partscan)
 745                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 746         return 0;
 747
 748 out_err:
 749         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
 750         if (file)
 751                 fput(file);
 752         return error;
 753 }
 754
 755 /* loop sysfs attributes */
 756
 757 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 758                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 759 {
 760         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 761         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 762
 763         return callback(lo, page);
 764 }
 765
 766 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 767 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 768 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 769                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 770 {                                                                       \
 771         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 772 }                                                                       \
 773 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 774         __ATTR(_name, 0444, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 775
 776 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 777 {
 778         ssize_t ret;
 779         char *p = NULL;
 780
 781         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 782         if (lo->lo_backing_file)
 783                 p = file_path(lo->lo_backing_file, buf, PAGE_SIZE - 1);
 784         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 785
 786         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 787                 ret = PTR_ERR(p);
 788         else {
 789                 ret = strlen(p);
 790                 memmove(buf, p, ret);
 791                 buf[ret++] = '\n';
 792                 buf[ret] = 0;
 793         }
 794
 795         return ret;
 796 }
 797
 798 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 799 {
 800         return sysfs_emit(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 801 }
 802
 803 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 804 {
 805         return sysfs_emit(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 806 }
 807
 808 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 809 {
 810         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 811
 812         return sysfs_emit(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 813 }
 814
 815 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 816 {
 817         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 818
 819         return sysfs_emit(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 820 }
 821
 822 static ssize_t loop_attr_dio_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 823 {
 824         int dio = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO);
 825
 826         return sysfs_emit(buf, "%s\n", dio ? "1" : "0");
 827 }
 828
 829 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 830 LOOP_ATTR_RO(offset);
 831 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 832 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 833 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 834 LOOP_ATTR_RO(dio);
 835
 836 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 837         &loop_attr_backing_file.attr,
 838         &loop_attr_offset.attr,
 839         &loop_attr_sizelimit.attr,
 840         &loop_attr_autoclear.attr,
 841         &loop_attr_partscan.attr,
 842         &loop_attr_dio.attr,
 843         NULL,
 844 };
 845
 846 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 847         .name = "loop",
 848         .attrs= loop_attrs,
 849 };
 850
 851 static void loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 852 {
 853         lo->sysfs_inited = !sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 854                                                 &loop_attribute_group);
 855 }
 856
 857 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 858 {
 859         if (lo->sysfs_inited)
 860                 sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 861                                    &loop_attribute_group);
 862 }
 863
 864 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 865 {
 866         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 867         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 868         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 869         u32 granularity, max_discard_sectors;
 870
 871         /*
 872          * If the backing device is a block device, mirror its zeroing
 873          * capability. Set the discard sectors to the block device's zeroing
 874          * capabilities because loop discards result in blkdev_issue_zeroout(),
 875          * not blkdev_issue_discard(). This maintains consistent behavior with
 876          * file-backed loop devices: discarded regions read back as zero.
 877          */
 878         if (S_ISBLK(inode->i_mode) && !lo->lo_encrypt_key_size) {
 879                 struct request_queue *backingq;
 880
 881                 backingq = bdev_get_queue(inode->i_bdev);
 882
 883                 max_discard_sectors = backingq->limits.max_write_zeroes_sectors;
 884                 granularity = backingq->limits.discard_granularity ?:
 885                         queue_physical_block_size(backingq);
 886
 887         /*
 888          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 889          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 890          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 891          * useful information.
 892          */
 893         } else if (!file->f_op->fallocate || lo->lo_encrypt_key_size) {
 894                 max_discard_sectors = 0;
 895                 granularity = 0;
 896
 897         } else {
 898                 max_discard_sectors = UINT_MAX >> 9;
 899                 granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 900         }
 901
 902         if (max_discard_sectors) {
 903                 q->limits.discard_granularity = granularity;
 904                 blk_queue_max_discard_sectors(q, max_discard_sectors);
 905                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, max_discard_sectors);
 906                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 907         } else {
 908                 q->limits.discard_granularity = 0;
 909                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 910                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 911                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 912         }
 913         q->limits.discard_alignment = 0;
 914 }
 915
 916 static void loop_unprepare_queue(struct loop_device *lo)
 917 {
 918         kthread_flush_worker(&lo->worker);
 919         kthread_stop(lo->worker_task);
 920 }
 921
 922 static int loop_kthread_worker_fn(void *worker_ptr)
 923 {
 924         current->flags |= PF_LOCAL_THROTTLE | PF_MEMALLOC_NOIO;
 925         return kthread_worker_fn(worker_ptr);
 926 }
 927
 928 static int loop_prepare_queue(struct loop_device *lo)
 929 {
 930         kthread_init_worker(&lo->worker);
 931         lo->worker_task = kthread_run(loop_kthread_worker_fn,
 932                         &lo->worker, "loop%d", lo->lo_number);
 933         if (IS_ERR(lo->worker_task))
 934                 return -ENOMEM;
 935         set_user_nice(lo->worker_task, MIN_NICE);
 936         return 0;
 937 }
 938
 939 static void loop_update_rotational(struct loop_device *lo)
 940 {
 941         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 942         struct inode *file_inode = file->f_mapping->host;
 943         struct block_device *file_bdev = file_inode->i_sb->s_bdev;
 944         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 945         bool nonrot = true;
 946
 947         /* not all filesystems (e.g. tmpfs) have a sb->s_bdev */
 948         if (file_bdev)
 949                 nonrot = blk_queue_nonrot(bdev_get_queue(file_bdev));
 950
 951         if (nonrot)
 952                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 953         else
 954                 blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_NONROT, q);
 955 }
 956
 957 static int
 958 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
 959 {
 960         int err = 0;
 961         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
 962
 963         if (xfer) {
 964                 if (xfer->release)
 965                         err = xfer->release(lo);
 966                 lo->transfer = NULL;
 967                 lo->lo_encryption = NULL;
 968                 module_put(xfer->owner);
 969         }
 970         return err;
 971 }
 972
 973 static int
 974 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
 975                const struct loop_info64 *i)
 976 {
 977         int err = 0;
 978
 979         if (xfer) {
 980                 struct module *owner = xfer->owner;
 981
 982                 if (!try_module_get(owner))
 983                         return -EINVAL;
 984                 if (xfer->init)
 985                         err = xfer->init(lo, i);
 986                 if (err)
 987                         module_put(owner);
 988                 else
 989                         lo->lo_encryption = xfer;
 990         }
 991         return err;
 992 }
 993
 994 /**
 995  * loop_set_status_from_info - configure device from loop_info
 996  * @lo: struct loop_device to configure
 997  * @info: struct loop_info64 to configure the device with
 998  *
 999  * Configures the loop device parameters according to the passed
1000  * in loop_info64 configuration.
1001  */
1002 static int
1003 loop_set_status_from_info(struct loop_device *lo,
1004                           const struct loop_info64 *info)
1005 {
1006         int err;
1007         struct loop_func_table *xfer;
1008         kuid_t uid = current_uid();
1009
1010         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE)
1011                 return -EINVAL;
1012
1013         err = loop_release_xfer(lo);
1014         if (err)
1015                 return err;
1016
1017         if (info->lo_encrypt_type) {
1018                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1019
1020                 if (type >= MAX_LO_CRYPT)
1021                         return -EINVAL;
1022                 xfer = xfer_funcs[type];
1023                 if (xfer == NULL)
1024                         return -EINVAL;
1025         } else
1026                 xfer = NULL;
1027
1028         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1029         if (err)
1030                 return err;
1031
1032         /* Avoid assigning overflow values */
1033         if (info->lo_offset > LLONG_MAX || info->lo_sizelimit > LLONG_MAX)
1034                 return -EOVERFLOW;
1035
1036         lo->lo_offset = info->lo_offset;
1037         lo->lo_sizelimit = info->lo_sizelimit;
1038
1039         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1040         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1041         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1042         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1043
1044         if (!xfer)
1045                 xfer = &none_funcs;
1046         lo->transfer = xfer->transfer;
1047         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1048
1049         lo->lo_flags = info->lo_flags;
1050
1051         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1052         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1053         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1054         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1055                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1056                        info->lo_encrypt_key_size);
1057                 lo->lo_key_owner = uid;
1058         }
1059
1060         return 0;
1061 }
1062
1063 static int loop_configure(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
1064                           struct block_device *bdev,
1065                           const struct loop_config *config)
1066 {
1067         struct file     *file;
1068         struct inode    *inode;
1069         struct address_space *mapping;
1070         struct block_device *claimed_bdev = NULL;
1071         int             error;
1072         loff_t          size;
1073         bool            partscan;
1074         unsigned short  bsize;
1075
1076         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
1077         __module_get(THIS_MODULE);
1078
1079         error = -EBADF;
1080         file = fget(config->fd);
1081         if (!file)
1082                 goto out;
1083
1084         /*
1085          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
1086          * here to avoid changing device under exclusive owner.
1087          */
1088         if (!(mode & FMODE_EXCL)) {
1089                 claimed_bdev = bdev->bd_contains;
1090                 error = bd_prepare_to_claim(bdev, claimed_bdev, loop_configure);
1091                 if (error)
1092                         goto out_putf;
1093         }
1094
1095         error = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1096         if (error)
1097                 goto out_bdev;
1098
1099         error = -EBUSY;
1100         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
1101                 goto out_unlock;
1102
1103         error = loop_validate_file(file, bdev);
1104         if (error)
1105                 goto out_unlock;
1106
1107         mapping = file->f_mapping;
1108         inode = mapping->host;
1109
1110         if ((config->info.lo_flags & ~LOOP_CONFIGURE_SETTABLE_FLAGS) != 0) {
1111                 error = -EINVAL;
1112                 goto out_unlock;
1113         }
1114
1115         if (config->block_size) {
1116                 error = blk_validate_block_size(config->block_size);
1117                 if (error)
1118                         goto out_unlock;
1119         }
1120
1121         error = loop_set_status_from_info(lo, &config->info);
1122         if (error)
1123                 goto out_unlock;
1124
1125         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
1126             !file->f_op->write_iter)
1127                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
1128
1129         error = loop_prepare_queue(lo);
1130         if (error)
1131                 goto out_unlock;
1132
1133         set_device_ro(bdev, (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
1134
1135         lo->use_dio = lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO;
1136         lo->lo_device = bdev;
1137         lo->lo_backing_file = file;
1138         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
1139         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
1140
1141         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
1142                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
1143
1144         if (config->block_size)
1145                 bsize = config->block_size;
1146         else if ((lo->lo_backing_file->f_flags & O_DIRECT) && inode->i_sb->s_bdev)
1147                 /* In case of direct I/O, match underlying block size */
1148                 bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
1149         else
1150                 bsize = 512;
1151
1152         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, bsize);
1153         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, bsize);
1154         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, bsize);
1155
1156         loop_config_discard(lo);
1157         loop_update_rotational(lo);
1158         loop_update_dio(lo);
1159         loop_sysfs_init(lo);
1160
1161         size = get_loop_size(lo, file);
1162         loop_set_size(lo, size);
1163
1164         set_blocksize(bdev, S_ISBLK(inode->i_mode) ?
1165                       block_size(inode->i_bdev) : PAGE_SIZE);
1166
1167         lo->lo_state = Lo_bound;
1168         if (part_shift)
1169                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1170         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN;
1171         if (partscan)
1172                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1173
1174         /* Grab the block_device to prevent its destruction after we
1175          * put /dev/loopXX inode. Later in __loop_clr_fd() we bdput(bdev).
1176          */
1177         bdgrab(bdev);
1178         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1179         if (partscan)
1180                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1181         if (claimed_bdev)
1182                 bd_abort_claiming(bdev, claimed_bdev, loop_configure);
1183         return 0;
1184
1185 out_unlock:
1186         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1187 out_bdev:
1188         if (claimed_bdev)
1189                 bd_abort_claiming(bdev, claimed_bdev, loop_configure);
1190 out_putf:
1191         fput(file);
1192 out:
1193         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1194         module_put(THIS_MODULE);
1195         return error;
1196 }
1197
1198 static int __loop_clr_fd(struct loop_device *lo, bool release)
1199 {
1200         struct file *filp = NULL;
1201         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1202         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1203         int err = 0;
1204         bool partscan = false;
1205         int lo_number;
1206
1207         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1208         if (WARN_ON_ONCE(lo->lo_state != Lo_rundown)) {
1209                 err = -ENXIO;
1210                 goto out_unlock;
1211         }
1212
1213         filp = lo->lo_backing_file;
1214         if (filp == NULL) {
1215                 err = -EINVAL;
1216                 goto out_unlock;
1217         }
1218
1219         if (test_bit(QUEUE_FLAG_WC, &lo->lo_queue->queue_flags))
1220                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, false, false);
1221
1222         /* freeze request queue during the transition */
1223         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1224
1225         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1226         lo->lo_backing_file = NULL;
1227         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1228
1229         loop_release_xfer(lo);
1230         lo->transfer = NULL;
1231         lo->ioctl = NULL;
1232         lo->lo_device = NULL;
1233         lo->lo_encryption = NULL;
1234         lo->lo_offset = 0;
1235         lo->lo_sizelimit = 0;
1236         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1237         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1238         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1239         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1240         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1241         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, 512);
1242         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, 512);
1243         if (bdev) {
1244                 bdput(bdev);
1245                 invalidate_bdev(bdev);
1246                 bdev->bd_inode->i_mapping->wb_err = 0;
1247         }
1248         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1249         loop_sysfs_exit(lo);
1250         if (bdev) {
1251                 bd_set_nr_sectors(bdev, 0);
1252                 /* let user-space know about this change */
1253                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1254         }
1255         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1256         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1257         module_put(THIS_MODULE);
1258         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1259
1260         partscan = lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev;
1261         lo_number = lo->lo_number;
1262         loop_unprepare_queue(lo);
1263 out_unlock:
1264         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1265         if (partscan) {
1266                 /*
1267                  * bd_mutex has been held already in release path, so don't
1268                  * acquire it if this function is called in such case.
1269                  *
1270                  * If the reread partition isn't from release path, lo_refcnt
1271                  * must be at least one and it can only become zero when the
1272                  * current holder is released.
1273                  */
1274                 if (!release)
1275                         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1276                 err = bdev_disk_changed(bdev, false);
1277                 if (!release)
1278                         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1279                 if (err)
1280                         pr_warn("%s: partition scan of loop%d failed (rc=%d)\n",
1281                                 __func__, lo_number, err);
1282                 /* Device is gone, no point in returning error */
1283                 err = 0;
1284         }
1285
1286         /*
1287          * lo->lo_state is set to Lo_unbound here after above partscan has
1288          * finished.
1289          *
1290          * There cannot be anybody else entering __loop_clr_fd() as
1291          * lo->lo_backing_file is already cleared and Lo_rundown state
1292          * protects us from all the other places trying to change the 'lo'
1293          * device.
1294          */
1295         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1296         lo->lo_flags = 0;
1297         if (!part_shift)
1298                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1299         lo->lo_state = Lo_unbound;
1300         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1301
1302         /*
1303          * Need not hold loop_ctl_mutex to fput backing file.
1304          * Calling fput holding loop_ctl_mutex triggers a circular
1305          * lock dependency possibility warning as fput can take
1306          * bd_mutex which is usually taken before loop_ctl_mutex.
1307          */
1308         if (filp)
1309                 fput(filp);
1310         return err;
1311 }
1312
1313 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1314 {
1315         int err;
1316
1317         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1318         if (err)
1319                 return err;
1320         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1321                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1322                 return -ENXIO;
1323         }
1324         /*
1325          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1326          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1327          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1328          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1329          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1330          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1331          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1332          * command to fail with EBUSY.
1333          */
1334         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1335                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1336                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1337                 return 0;
1338         }
1339         lo->lo_state = Lo_rundown;
1340         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1341
1342         return __loop_clr_fd(lo, false);
1343 }
1344
1345 static int
1346 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1347 {
1348         int err;
1349         struct block_device *bdev;
1350         kuid_t uid = current_uid();
1351         int prev_lo_flags;
1352         bool partscan = false;
1353         bool size_changed = false;
1354
1355         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1356         if (err)
1357                 return err;
1358         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1359             !uid_eq(lo->lo_key_owner, uid) &&
1360             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1361                 err = -EPERM;
1362                 goto out_unlock;
1363         }
1364         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1365                 err = -ENXIO;
1366                 goto out_unlock;
1367         }
1368
1369         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1370             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1371                 size_changed = true;
1372                 sync_blockdev(lo->lo_device);
1373                 invalidate_bdev(lo->lo_device);
1374         }
1375
1376         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1377         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1378
1379         if (size_changed && lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1380                 /* If any pages were dirtied after invalidate_bdev(), try again */
1381                 err = -EAGAIN;
1382                 pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1383                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1384                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1385                 goto out_unfreeze;
1386         }
1387
1388         prev_lo_flags = lo->lo_flags;
1389
1390         err = loop_set_status_from_info(lo, info);
1391         if (err)
1392                 goto out_unfreeze;
1393
1394         /* Mask out flags that can't be set using LOOP_SET_STATUS. */
1395         lo->lo_flags &= LOOP_SET_STATUS_SETTABLE_FLAGS;
1396         /* For those flags, use the previous values instead */
1397         lo->lo_flags |= prev_lo_flags & ~LOOP_SET_STATUS_SETTABLE_FLAGS;
1398         /* For flags that can't be cleared, use previous values too */
1399         lo->lo_flags |= prev_lo_flags & ~LOOP_SET_STATUS_CLEARABLE_FLAGS;
1400
1401         if (size_changed) {
1402                 loff_t new_size = get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit,
1403                                            lo->lo_backing_file);
1404                 loop_set_size(lo, new_size);
1405         }
1406
1407         loop_config_discard(lo);
1408
1409         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1410         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1411
1412 out_unfreeze:
1413         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1414
1415         if (!err && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1416              !(prev_lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1417                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1418                 bdev = lo->lo_device;
1419                 partscan = true;
1420         }
1421 out_unlock:
1422         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1423         if (partscan)
1424                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1425
1426         return err;
1427 }
1428
1429 static int
1430 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1431 {
1432         struct path path;
1433         struct kstat stat;
1434         int ret;
1435
1436         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1437         if (ret)
1438                 return ret;
1439         if (lo->lo_state != Lo_bound) {
1440                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1441                 return -ENXIO;
1442         }
1443
1444         memset(info, 0, sizeof(*info));
1445         info->lo_number = lo->lo_number;
1446         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1447         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1448         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1449         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1450         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1451         info->lo_encrypt_type =
1452                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1453         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1454                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1455                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1456                        lo->lo_encrypt_key_size);
1457         }
1458
1459         /* Drop loop_ctl_mutex while we call into the filesystem. */
1460         path = lo->lo_backing_file->f_path;
1461         path_get(&path);
1462         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1463         ret = vfs_getattr(&path, &stat, STATX_INO, AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1464         if (!ret) {
1465                 info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1466                 info->lo_inode = stat.ino;
1467                 info->lo_rdevice = huge_encode_dev(stat.rdev);
1468         }
1469         path_put(&path);
1470         return ret;
1471 }
1472
1473 static void
1474 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1475 {
1476         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1477         info64->lo_number = info->lo_number;
1478         info64->lo_device = info->lo_device;
1479         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1480         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1481         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1482         info64->lo_sizelimit = 0;
1483         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1484         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1485         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1486         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1487         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1488         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1489                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1490         else
1491                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1492         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1493 }
1494
1495 static int
1496 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1497 {
1498         memset(info, 0, sizeof(*info));
1499         info->lo_number = info64->lo_number;
1500         info->lo_device = info64->lo_device;
1501         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1502         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1503         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1504         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1505         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1506         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1507         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1508         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1509         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1510                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1511         else
1512                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1513         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1514
1515         /* error in case values were truncated */
1516         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1517             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1518             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1519             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1520                 return -EOVERFLOW;
1521
1522         return 0;
1523 }
1524
1525 static int
1526 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1527 {
1528         struct loop_info info;
1529         struct loop_info64 info64;
1530
1531         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1532                 return -EFAULT;
1533         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1534         return loop_set_status(lo, &info64);
1535 }
1536
1537 static int
1538 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1539 {
1540         struct loop_info64 info64;
1541
1542         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1543                 return -EFAULT;
1544         return loop_set_status(lo, &info64);
1545 }
1546
1547 static int
1548 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1549         struct loop_info info;
1550         struct loop_info64 info64;
1551         int err;
1552
1553         if (!arg)
1554                 return -EINVAL;
1555         err = loop_get_status(lo, &info64);
1556         if (!err)
1557                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1558         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1559                 err = -EFAULT;
1560
1561         return err;
1562 }
1563
1564 static int
1565 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1566         struct loop_info64 info64;
1567         int err;
1568
1569         if (!arg)
1570                 return -EINVAL;
1571         err = loop_get_status(lo, &info64);
1572         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1573                 err = -EFAULT;
1574
1575         return err;
1576 }
1577
1578 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1579 {
1580         loff_t size;
1581
1582         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1583                 return -ENXIO;
1584
1585         size = get_loop_size(lo, lo->lo_backing_file);
1586         loop_set_size(lo, size);
1587
1588         return 0;
1589 }
1590
1591 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1592 {
1593         int error = -ENXIO;
1594         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1595                 goto out;
1596
1597         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1598         if (lo->use_dio == !!arg)
1599                 return 0;
1600         error = -EINVAL;
1601  out:
1602         return error;
1603 }
1604
1605 static int loop_set_block_size(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1606 {
1607         int err = 0;
1608
1609         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1610                 return -ENXIO;
1611
1612         err = blk_validate_block_size(arg);
1613         if (err)
1614                 return err;
1615
1616         if (lo->lo_queue->limits.logical_block_size == arg)
1617                 return 0;
1618
1619         sync_blockdev(lo->lo_device);
1620         invalidate_bdev(lo->lo_device);
1621
1622         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1623
1624         /* invalidate_bdev should have truncated all the pages */
1625         if (lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages) {
1626                 err = -EAGAIN;
1627                 pr_warn("%s: loop%d (%s) has still dirty pages (nrpages=%lu)\n",
1628                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name,
1629                         lo->lo_device->bd_inode->i_mapping->nrpages);
1630                 goto out_unfreeze;
1631         }
1632
1633         blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1634         blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, arg);
1635         blk_queue_io_min(lo->lo_queue, arg);
1636         loop_update_dio(lo);
1637 out_unfreeze:
1638         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1639
1640         return err;
1641 }
1642
1643 static int lo_simple_ioctl(struct loop_device *lo, unsigned int cmd,
1644                            unsigned long arg)
1645 {
1646         int err;
1647
1648         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1649         if (err)
1650                 return err;
1651         switch (cmd) {
1652         case LOOP_SET_CAPACITY:
1653                 err = loop_set_capacity(lo);
1654                 break;
1655         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1656                 err = loop_set_dio(lo, arg);
1657                 break;
1658         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1659                 err = loop_set_block_size(lo, arg);
1660                 break;
1661         default:
1662                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1663         }
1664         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1665         return err;
1666 }
1667
1668 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1669         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1670 {
1671         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1672         void __user *argp = (void __user *) arg;
1673         int err;
1674
1675         switch (cmd) {
1676         case LOOP_SET_FD: {
1677                 /*
1678                  * Legacy case - pass in a zeroed out struct loop_config with
1679                  * only the file descriptor set , which corresponds with the
1680                  * default parameters we'd have used otherwise.
1681                  */
1682                 struct loop_config config;
1683
1684                 memset(&config, 0, sizeof(config));
1685                 config.fd = arg;
1686
1687                 return loop_configure(lo, mode, bdev, &config);
1688         }
1689         case LOOP_CONFIGURE: {
1690                 struct loop_config config;
1691
1692                 if (copy_from_user(&config, argp, sizeof(config)))
1693                         return -EFAULT;
1694
1695                 return loop_configure(lo, mode, bdev, &config);
1696         }
1697         case LOOP_CHANGE_FD:
1698                 return loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1699         case LOOP_CLR_FD:
1700                 return loop_clr_fd(lo);
1701         case LOOP_SET_STATUS:
1702                 err = -EPERM;
1703                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1704                         err = loop_set_status_old(lo, argp);
1705                 }
1706                 break;
1707         case LOOP_GET_STATUS:
1708                 return loop_get_status_old(lo, argp);
1709         case LOOP_SET_STATUS64:
1710                 err = -EPERM;
1711                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1712                         err = loop_set_status64(lo, argp);
1713                 }
1714                 break;
1715         case LOOP_GET_STATUS64:
1716                 return loop_get_status64(lo, argp);
1717         case LOOP_SET_CAPACITY:
1718         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1719         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1720                 if (!(mode & FMODE_WRITE) && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1721                         return -EPERM;
1722                 fallthrough;
1723         default:
1724                 err = lo_simple_ioctl(lo, cmd, arg);
1725                 break;
1726         }
1727
1728         return err;
1729 }
1730
1731 #ifdef CONFIG_COMPAT
1732 struct compat_loop_info {
1733         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1734         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1735         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1736         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1737         compat_int_t    lo_offset;
1738         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1739         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1740         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1741         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1742         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1743         compat_ulong_t  lo_init[2];
1744         char            reserved[4];
1745 };
1746
1747 /*
1748  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1749  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1750  */
1751 static noinline int
1752 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1753                         struct loop_info64 *info64)
1754 {
1755         struct compat_loop_info info;
1756
1757         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1758                 return -EFAULT;
1759
1760         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1761         info64->lo_number = info.lo_number;
1762         info64->lo_device = info.lo_device;
1763         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1764         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1765         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1766         info64->lo_sizelimit = 0;
1767         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1768         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1769         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1770         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1771         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1772         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1773                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1774         else
1775                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1776         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1777         return 0;
1778 }
1779
1780 /*
1781  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1782  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1783  */
1784 static noinline int
1785 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1786                       struct compat_loop_info __user *arg)
1787 {
1788         struct compat_loop_info info;
1789
1790         memset(&info, 0, sizeof(info));
1791         info.lo_number = info64->lo_number;
1792         info.lo_device = info64->lo_device;
1793         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1794         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1795         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1796         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1797         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1798         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1799         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1800         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1801         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1802                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1803         else
1804                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1805         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1806
1807         /* error in case values were truncated */
1808         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1809             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1810             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1811             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1812             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1813             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1814                 return -EOVERFLOW;
1815
1816         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1817                 return -EFAULT;
1818         return 0;
1819 }
1820
1821 static int
1822 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1823                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1824 {
1825         struct loop_info64 info64;
1826         int ret;
1827
1828         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1829         if (ret < 0)
1830                 return ret;
1831         return loop_set_status(lo, &info64);
1832 }
1833
1834 static int
1835 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1836                        struct compat_loop_info __user *arg)
1837 {
1838         struct loop_info64 info64;
1839         int err;
1840
1841         if (!arg)
1842                 return -EINVAL;
1843         err = loop_get_status(lo, &info64);
1844         if (!err)
1845                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1846         return err;
1847 }
1848
1849 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1850                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1851 {
1852         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1853         int err;
1854
1855         switch(cmd) {
1856         case LOOP_SET_STATUS:
1857                 err = loop_set_status_compat(lo,
1858                              (const struct compat_loop_info __user *)arg);
1859                 break;
1860         case LOOP_GET_STATUS:
1861                 err = loop_get_status_compat(lo,
1862                                      (struct compat_loop_info __user *)arg);
1863                 break;
1864         case LOOP_SET_CAPACITY:
1865         case LOOP_CLR_FD:
1866         case LOOP_GET_STATUS64:
1867         case LOOP_SET_STATUS64:
1868         case LOOP_CONFIGURE:
1869                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1870                 fallthrough;
1871         case LOOP_SET_FD:
1872         case LOOP_CHANGE_FD:
1873         case LOOP_SET_BLOCK_SIZE:
1874         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1875                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1876                 break;
1877         default:
1878                 err = -ENOIOCTLCMD;
1879                 break;
1880         }
1881         return err;
1882 }
1883 #endif
1884
1885 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1886 {
1887         struct loop_device *lo;
1888         int err;
1889
1890         err = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
1891         if (err)
1892                 return err;
1893         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1894         if (!lo) {
1895                 err = -ENXIO;
1896                 goto out;
1897         }
1898
1899         atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1900 out:
1901         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1902         return err;
1903 }
1904
1905 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1906 {
1907         struct loop_device *lo;
1908
1909         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1910         lo = disk->private_data;
1911         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1912                 goto out_unlock;
1913
1914         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1915                 if (lo->lo_state != Lo_bound)
1916                         goto out_unlock;
1917                 lo->lo_state = Lo_rundown;
1918                 mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1919                 /*
1920                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1921                  * and remove configuration after last close.
1922                  */
1923                 __loop_clr_fd(lo, true);
1924                 return;
1925         } else if (lo->lo_state == Lo_bound) {
1926                 /*
1927                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1928                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1929                  */
1930                 blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1931                 blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1932         }
1933
1934 out_unlock:
1935         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1936 }
1937
1938 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1939         .owner =        THIS_MODULE,
1940         .open =         lo_open,
1941         .release =      lo_release,
1942         .ioctl =        lo_ioctl,
1943 #ifdef CONFIG_COMPAT
1944         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1945 #endif
1946 };
1947
1948 /*
1949  * And now the modules code and kernel interface.
1950  */
1951 static int max_loop;
1952 module_param(max_loop, int, 0444);
1953 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1954 module_param(max_part, int, 0444);
1955 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1956 MODULE_LICENSE("GPL");
1957 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1958
1959 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1960 {
1961         unsigned int n = funcs->number;
1962
1963         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1964                 return -EINVAL;
1965         xfer_funcs[n] = funcs;
1966         return 0;
1967 }
1968
1969 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1970 {
1971         struct loop_device *lo = ptr;
1972         struct loop_func_table *xfer = data;
1973
1974         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
1975         if (lo->lo_encryption == xfer)
1976                 loop_release_xfer(lo);
1977         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
1978         return 0;
1979 }
1980
1981 int loop_unregister_transfer(int number)
1982 {
1983         unsigned int n = number;
1984         struct loop_func_table *xfer;
1985
1986         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1987                 return -EINVAL;
1988
1989         xfer_funcs[n] = NULL;
1990         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1991         return 0;
1992 }
1993
1994 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1995 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
1996
1997 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1998                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
1999 {
2000         struct request *rq = bd->rq;
2001         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
2002         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
2003
2004         blk_mq_start_request(rq);
2005
2006         if (lo->lo_state != Lo_bound)
2007                 return BLK_STS_IOERR;
2008
2009         switch (req_op(rq)) {
2010         case REQ_OP_FLUSH:
2011         case REQ_OP_DISCARD:
2012         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
2013                 cmd->use_aio = false;
2014                 break;
2015         default:
2016                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
2017                 break;
2018         }
2019
2020         /* always use the first bio's css */
2021 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
2022         if (cmd->use_aio && rq->bio && rq->bio->bi_blkg) {
2023                 cmd->css = &bio_blkcg(rq->bio)->css;
2024                 css_get(cmd->css);
2025         } else
2026 #endif
2027                 cmd->css = NULL;
2028         kthread_queue_work(&lo->worker, &cmd->work);
2029
2030         return BLK_STS_OK;
2031 }
2032
2033 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
2034 {
2035         struct request *rq = blk_mq_rq_from_pdu(cmd);
2036         const bool write = op_is_write(req_op(rq));
2037         struct loop_device *lo = rq->q->queuedata;
2038         int ret = 0;
2039
2040         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
2041                 ret = -EIO;
2042                 goto failed;
2043         }
2044
2045         ret = do_req_filebacked(lo, rq);
2046  failed:
2047         /* complete non-aio request */
2048         if (!cmd->use_aio || ret) {
2049                 if (ret == -EOPNOTSUPP)
2050                         cmd->ret = ret;
2051                 else
2052                         cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
2053                 if (likely(!blk_should_fake_timeout(rq->q)))
2054                         blk_mq_complete_request(rq);
2055         }
2056 }
2057
2058 static void loop_queue_work(struct kthread_work *work)
2059 {
2060         struct loop_cmd *cmd =
2061                 container_of(work, struct loop_cmd, work);
2062
2063         loop_handle_cmd(cmd);
2064 }
2065
2066 static int loop_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
2067                 unsigned int hctx_idx, unsigned int numa_node)
2068 {
2069         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
2070
2071         kthread_init_work(&cmd->work, loop_queue_work);
2072         return 0;
2073 }
2074
2075 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
2076         .queue_rq       = loop_queue_rq,
2077         .init_request   = loop_init_request,
2078         .complete       = lo_complete_rq,
2079 };
2080
2081 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
2082 {
2083         struct loop_device *lo;
2084         struct gendisk *disk;
2085         int err;
2086
2087         err = -ENOMEM;
2088         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
2089         if (!lo)
2090                 goto out;
2091
2092         lo->lo_state = Lo_unbound;
2093
2094         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
2095         if (i >= 0) {
2096                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
2097                 if (err == -ENOSPC)
2098                         err = -EEXIST;
2099         } else {
2100                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
2101         }
2102         if (err < 0)
2103                 goto out_free_dev;
2104         i = err;
2105
2106         err = -ENOMEM;
2107         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
2108         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
2109         lo->tag_set.queue_depth = 128;
2110         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
2111         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
2112         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE | BLK_MQ_F_STACKING |
2113                 BLK_MQ_F_NO_SCHED;
2114         lo->tag_set.driver_data = lo;
2115
2116         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
2117         if (err)
2118                 goto out_free_idr;
2119
2120         lo->lo_queue = blk_mq_init_queue(&lo->tag_set);
2121         if (IS_ERR(lo->lo_queue)) {
2122                 err = PTR_ERR(lo->lo_queue);
2123                 goto out_cleanup_tags;
2124         }
2125         lo->lo_queue->queuedata = lo;
2126
2127         blk_queue_max_hw_sectors(lo->lo_queue, BLK_DEF_MAX_SECTORS);
2128
2129         /*
2130          * By default, we do buffer IO, so it doesn't make sense to enable
2131          * merge because the I/O submitted to backing file is handled page by
2132          * page. For directio mode, merge does help to dispatch bigger request
2133          * to underlayer disk. We will enable merge once directio is enabled.
2134          */
2135         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
2136
2137         err = -ENOMEM;
2138         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
2139         if (!disk)
2140                 goto out_free_queue;
2141
2142         /*
2143          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
2144          * scanning can be requested individually per-device during its
2145          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
2146          * devices. The needed partition minors are allocated from the
2147          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
2148          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
2149          * used.
2150          *
2151          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
2152          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
2153          * multiples of max_part.
2154          *
2155          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
2156          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
2157          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
2158          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
2159          */
2160         if (!part_shift)
2161                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
2162         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
2163         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
2164         lo->lo_number           = i;
2165         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
2166         disk->major             = LOOP_MAJOR;
2167         disk->first_minor       = i << part_shift;
2168         disk->fops              = &lo_fops;
2169         disk->private_data      = lo;
2170         disk->queue             = lo->lo_queue;
2171         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
2172         add_disk(disk);
2173         *l = lo;
2174         return lo->lo_number;
2175
2176 out_free_queue:
2177         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2178 out_cleanup_tags:
2179         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2180 out_free_idr:
2181         idr_remove(&loop_index_idr, i);
2182 out_free_dev:
2183         kfree(lo);
2184 out:
2185         return err;
2186 }
2187
2188 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
2189 {
2190         del_gendisk(lo->lo_disk);
2191         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
2192         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
2193         put_disk(lo->lo_disk);
2194         kfree(lo);
2195 }
2196
2197 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
2198 {
2199         struct loop_device *lo = ptr;
2200         struct loop_device **l = data;
2201
2202         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
2203                 *l = lo;
2204                 return 1;
2205         }
2206         return 0;
2207 }
2208
2209 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
2210 {
2211         struct loop_device *lo;
2212         int ret = -ENODEV;
2213
2214         if (i < 0) {
2215                 int err;
2216
2217                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
2218                 if (err == 1) {
2219                         *l = lo;
2220                         ret = lo->lo_number;
2221                 }
2222                 goto out;
2223         }
2224
2225         /* lookup and return a specific i */
2226         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
2227         if (lo) {
2228                 *l = lo;
2229                 ret = lo->lo_number;
2230         }
2231 out:
2232         return ret;
2233 }
2234
2235 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
2236 {
2237         struct loop_device *lo;
2238         struct kobject *kobj;
2239         int err;
2240
2241         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2242         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2243         if (err < 0)
2244                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
2245         if (err < 0)
2246                 kobj = NULL;
2247         else
2248                 kobj = get_disk_and_module(lo->lo_disk);
2249         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2250
2251         *part = 0;
2252         return kobj;
2253 }
2254
2255 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
2256                                unsigned long parm)
2257 {
2258         struct loop_device *lo;
2259         int ret;
2260
2261         ret = mutex_lock_killable(&loop_ctl_mutex);
2262         if (ret)
2263                 return ret;
2264
2265         ret = -ENOSYS;
2266         switch (cmd) {
2267         case LOOP_CTL_ADD:
2268                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2269                 if (ret >= 0) {
2270                         ret = -EEXIST;
2271                         break;
2272                 }
2273                 ret = loop_add(&lo, parm);
2274                 break;
2275         case LOOP_CTL_REMOVE:
2276                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
2277                 if (ret < 0)
2278                         break;
2279                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
2280                         ret = -EBUSY;
2281                         break;
2282                 }
2283                 if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
2284                         ret = -EBUSY;
2285                         break;
2286                 }
2287                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
2288                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
2289                 loop_remove(lo);
2290                 break;
2291         case LOOP_CTL_GET_FREE:
2292                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
2293                 if (ret >= 0)
2294                         break;
2295                 ret = loop_add(&lo, -1);
2296         }
2297         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2298
2299         return ret;
2300 }
2301
2302 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
2303         .open           = nonseekable_open,
2304         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
2305         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
2306         .owner          = THIS_MODULE,
2307         .llseek         = noop_llseek,
2308 };
2309
2310 static struct miscdevice loop_misc = {
2311         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
2312         .name           = "loop-control",
2313         .fops           = &loop_ctl_fops,
2314 };
2315
2316 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
2317 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
2318
2319 static int __init loop_init(void)
2320 {
2321         int i, nr;
2322         unsigned long range;
2323         struct loop_device *lo;
2324         int err;
2325
2326         part_shift = 0;
2327         if (max_part > 0) {
2328                 part_shift = fls(max_part);
2329
2330                 /*
2331                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2332                  * to user space so that user can decide correct minor number
2333                  * if [s]he want to create more devices.
2334                  *
2335                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2336                  * for the whole disk.
2337                  */
2338                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2339         }
2340
2341         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2342                 err = -EINVAL;
2343                 goto err_out;
2344         }
2345
2346         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2347                 err = -EINVAL;
2348                 goto err_out;
2349         }
2350
2351         /*
2352          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2353          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2354          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2355          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2356          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2357          * a 'dead' device node.
2358          */
2359         if (max_loop) {
2360                 nr = max_loop;
2361                 range = max_loop << part_shift;
2362         } else {
2363                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2364                 range = 1UL << MINORBITS;
2365         }
2366
2367         err = misc_register(&loop_misc);
2368         if (err < 0)
2369                 goto err_out;
2370
2371
2372         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop")) {
2373                 err = -EIO;
2374                 goto misc_out;
2375         }
2376
2377         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
2378                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
2379
2380         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2381         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2382         for (i = 0; i < nr; i++)
2383                 loop_add(&lo, i);
2384         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2385
2386         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2387         return 0;
2388
2389 misc_out:
2390         misc_deregister(&loop_misc);
2391 err_out:
2392         return err;
2393 }
2394
2395 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
2396 {
2397         struct loop_device *lo = ptr;
2398
2399         loop_remove(lo);
2400         return 0;
2401 }
2402
2403 static void __exit loop_exit(void)
2404 {
2405         unsigned long range;
2406
2407         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
2408
2409         mutex_lock(&loop_ctl_mutex);
2410
2411         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
2412         idr_destroy(&loop_index_idr);
2413
2414         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
2415         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2416
2417         misc_deregister(&loop_misc);
2418
2419         mutex_unlock(&loop_ctl_mutex);
2420 }
2421
2422 module_init(loop_init);
2423 module_exit(loop_exit);
2424
2425 #ifndef MODULE
2426 static int __init max_loop_setup(char *str)
2427 {
2428         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2429         return 1;
2430 }
2431
2432 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2433 #endif