fs/aio.c

   1 /*
   2  *      An async IO implementation for Linux
   3  *      Written by Benjamin LaHaise <bcrl@kvack.org>
   4  *
   5  *      Implements an efficient asynchronous io interface.
   6  *
   7  *      Copyright 2000, 2001, 2002 Red Hat, Inc.  All Rights Reserved.
   8  *      Copyright 2018 Christoph Hellwig.
   9  *
  10  *      See ../COPYING for licensing terms.
  11  */
  12 #define pr_fmt(fmt) "%s: " fmt, __func__
  13
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/errno.h>
  17 #include <linux/time.h>
  18 #include <linux/aio_abi.h>
  19 #include <linux/export.h>
  20 #include <linux/syscalls.h>
  21 #include <linux/backing-dev.h>
  22 #include <linux/refcount.h>
  23 #include <linux/uio.h>
  24
  25 #include <linux/sched/signal.h>
  26 #include <linux/fs.h>
  27 #include <linux/file.h>
  28 #include <linux/mm.h>
  29 #include <linux/mman.h>
  30 #include <linux/mmu_context.h>
  31 #include <linux/percpu.h>
  32 #include <linux/slab.h>
  33 #include <linux/timer.h>
  34 #include <linux/aio.h>
  35 #include <linux/highmem.h>
  36 #include <linux/workqueue.h>
  37 #include <linux/security.h>
  38 #include <linux/eventfd.h>
  39 #include <linux/blkdev.h>
  40 #include <linux/compat.h>
  41 #include <linux/migrate.h>
  42 #include <linux/ramfs.h>
  43 #include <linux/percpu-refcount.h>
  44 #include <linux/mount.h>
  45 #include <linux/pseudo_fs.h>
  46
  47 #include <asm/kmap_types.h>
  48 #include <linux/uaccess.h>
  49 #include <linux/nospec.h>
  50
  51 #include "internal.h"
  52
  53 #define KIOCB_KEY               0
  54
  55 #define AIO_RING_MAGIC                  0xa10a10a1
  56 #define AIO_RING_COMPAT_FEATURES        1
  57 #define AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES      0
  58 struct aio_ring {
  59         unsigned        id;     /* kernel internal index number */
  60         unsigned        nr;     /* number of io_events */
  61         unsigned        head;   /* Written to by userland or under ring_lock
  62                                  * mutex by aio_read_events_ring(). */
  63         unsigned        tail;
  64
  65         unsigned        magic;
  66         unsigned        compat_features;
  67         unsigned        incompat_features;
  68         unsigned        header_length;  /* size of aio_ring */
  69
  70
  71         struct io_event         io_events[0];
  72 }; /* 128 bytes + ring size */
  73
  74 /*
  75  * Plugging is meant to work with larger batches of IOs. If we don't
  76  * have more than the below, then don't bother setting up a plug.
  77  */
  78 #define AIO_PLUG_THRESHOLD      2
  79
  80 #define AIO_RING_PAGES  8
  81
  82 struct kioctx_table {
  83         struct rcu_head         rcu;
  84         unsigned                nr;
  85         struct kioctx __rcu     *table[];
  86 };
  87
  88 struct kioctx_cpu {
  89         unsigned                reqs_available;
  90 };
  91
  92 struct ctx_rq_wait {
  93         struct completion comp;
  94         atomic_t count;
  95 };
  96
  97 struct kioctx {
  98         struct percpu_ref       users;
  99         atomic_t                dead;
 100
 101         struct percpu_ref       reqs;
 102
 103         unsigned long           user_id;
 104
 105         struct __percpu kioctx_cpu *cpu;
 106
 107         /*
 108          * For percpu reqs_available, number of slots we move to/from global
 109          * counter at a time:
 110          */
 111         unsigned                req_batch;
 112         /*
 113          * This is what userspace passed to io_setup(), it's not used for
 114          * anything but counting against the global max_reqs quota.
 115          *
 116          * The real limit is nr_events - 1, which will be larger (see
 117          * aio_setup_ring())
 118          */
 119         unsigned                max_reqs;
 120
 121         /* Size of ringbuffer, in units of struct io_event */
 122         unsigned                nr_events;
 123
 124         unsigned long           mmap_base;
 125         unsigned long           mmap_size;
 126
 127         struct page             **ring_pages;
 128         long                    nr_pages;
 129
 130         struct rcu_work         free_rwork;     /* see free_ioctx() */
 131
 132         /*
 133          * signals when all in-flight requests are done
 134          */
 135         struct ctx_rq_wait      *rq_wait;
 136
 137         struct {
 138                 /*
 139                  * This counts the number of available slots in the ringbuffer,
 140                  * so we avoid overflowing it: it's decremented (if positive)
 141                  * when allocating a kiocb and incremented when the resulting
 142                  * io_event is pulled off the ringbuffer.
 143                  *
 144                  * We batch accesses to it with a percpu version.
 145                  */
 146                 atomic_t        reqs_available;
 147         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 148
 149         struct {
 150                 spinlock_t      ctx_lock;
 151                 struct list_head active_reqs;   /* used for cancellation */
 152         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 153
 154         struct {
 155                 struct mutex    ring_lock;
 156                 wait_queue_head_t wait;
 157         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 158
 159         struct {
 160                 unsigned        tail;
 161                 unsigned        completed_events;
 162                 spinlock_t      completion_lock;
 163         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 164
 165         struct page             *internal_pages[AIO_RING_PAGES];
 166         struct file             *aio_ring_file;
 167
 168         unsigned                id;
 169 };
 170
 171 /*
 172  * First field must be the file pointer in all the
 173  * iocb unions! See also 'struct kiocb' in <linux/fs.h>
 174  */
 175 struct fsync_iocb {
 176         struct file             *file;
 177         struct work_struct      work;
 178         bool                    datasync;
 179         struct cred             *creds;
 180 };
 181
 182 struct poll_iocb {
 183         struct file             *file;
 184         struct wait_queue_head  *head;
 185         __poll_t                events;
 186         bool                    cancelled;
 187         bool                    work_scheduled;
 188         bool                    work_need_resched;
 189         struct wait_queue_entry wait;
 190         struct work_struct      work;
 191 };
 192
 193 /*
 194  * NOTE! Each of the iocb union members has the file pointer
 195  * as the first entry in their struct definition. So you can
 196  * access the file pointer through any of the sub-structs,
 197  * or directly as just 'ki_filp' in this struct.
 198  */
 199 struct aio_kiocb {
 200         union {
 201                 struct file             *ki_filp;
 202                 struct kiocb            rw;
 203                 struct fsync_iocb       fsync;
 204                 struct poll_iocb        poll;
 205         };
 206
 207         struct kioctx           *ki_ctx;
 208         kiocb_cancel_fn         *ki_cancel;
 209
 210         struct io_event         ki_res;
 211
 212         struct list_head        ki_list;        /* the aio core uses this
 213                                                  * for cancellation */
 214         refcount_t              ki_refcnt;
 215
 216         /*
 217          * If the aio_resfd field of the userspace iocb is not zero,
 218          * this is the underlying eventfd context to deliver events to.
 219          */
 220         struct eventfd_ctx      *ki_eventfd;
 221 };
 222
 223 /*------ sysctl variables----*/
 224 static DEFINE_SPINLOCK(aio_nr_lock);
 225 unsigned long aio_nr;           /* current system wide number of aio requests */
 226 unsigned long aio_max_nr = 0x10000; /* system wide maximum number of aio requests */
 227 /*----end sysctl variables---*/
 228
 229 static struct kmem_cache        *kiocb_cachep;
 230 static struct kmem_cache        *kioctx_cachep;
 231
 232 static struct vfsmount *aio_mnt;
 233
 234 static const struct file_operations aio_ring_fops;
 235 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops;
 236
 237 static struct file *aio_private_file(struct kioctx *ctx, loff_t nr_pages)
 238 {
 239         struct file *file;
 240         struct inode *inode = alloc_anon_inode(aio_mnt->mnt_sb);
 241         if (IS_ERR(inode))
 242                 return ERR_CAST(inode);
 243
 244         inode->i_mapping->a_ops = &aio_ctx_aops;
 245         inode->i_mapping->private_data = ctx;
 246         inode->i_size = PAGE_SIZE * nr_pages;
 247
 248         file = alloc_file_pseudo(inode, aio_mnt, "[aio]",
 249                                 O_RDWR, &aio_ring_fops);
 250         if (IS_ERR(file))
 251                 iput(inode);
 252         return file;
 253 }
 254
 255 static int aio_init_fs_context(struct fs_context *fc)
 256 {
 257         if (!init_pseudo(fc, AIO_RING_MAGIC))
 258                 return -ENOMEM;
 259         fc->s_iflags |= SB_I_NOEXEC;
 260         return 0;
 261 }
 262
 263 /* aio_setup
 264  *      Creates the slab caches used by the aio routines, panic on
 265  *      failure as this is done early during the boot sequence.
 266  */
 267 static int __init aio_setup(void)
 268 {
 269         static struct file_system_type aio_fs = {
 270                 .name           = "aio",
 271                 .init_fs_context = aio_init_fs_context,
 272                 .kill_sb        = kill_anon_super,
 273         };
 274         aio_mnt = kern_mount(&aio_fs);
 275         if (IS_ERR(aio_mnt))
 276                 panic("Failed to create aio fs mount.");
 277
 278         kiocb_cachep = KMEM_CACHE(aio_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 279         kioctx_cachep = KMEM_CACHE(kioctx,SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 280         return 0;
 281 }
 282 __initcall(aio_setup);
 283
 284 static void put_aio_ring_file(struct kioctx *ctx)
 285 {
 286         struct file *aio_ring_file = ctx->aio_ring_file;
 287         struct address_space *i_mapping;
 288
 289         if (aio_ring_file) {
 290                 truncate_setsize(file_inode(aio_ring_file), 0);
 291
 292                 /* Prevent further access to the kioctx from migratepages */
 293                 i_mapping = aio_ring_file->f_mapping;
 294                 spin_lock(&i_mapping->private_lock);
 295                 i_mapping->private_data = NULL;
 296                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 297                 spin_unlock(&i_mapping->private_lock);
 298
 299                 fput(aio_ring_file);
 300         }
 301 }
 302
 303 static void aio_free_ring(struct kioctx *ctx)
 304 {
 305         int i;
 306
 307         /* Disconnect the kiotx from the ring file.  This prevents future
 308          * accesses to the kioctx from page migration.
 309          */
 310         put_aio_ring_file(ctx);
 311
 312         for (i = 0; i < ctx->nr_pages; i++) {
 313                 struct page *page;
 314                 pr_debug("pid(%d) [%d] page->count=%d\n", current->pid, i,
 315                                 page_count(ctx->ring_pages[i]));
 316                 page = ctx->ring_pages[i];
 317                 if (!page)
 318                         continue;
 319                 ctx->ring_pages[i] = NULL;
 320                 put_page(page);
 321         }
 322
 323         if (ctx->ring_pages && ctx->ring_pages != ctx->internal_pages) {
 324                 kfree(ctx->ring_pages);
 325                 ctx->ring_pages = NULL;
 326         }
 327 }
 328
 329 static int aio_ring_mremap(struct vm_area_struct *vma)
 330 {
 331         struct file *file = vma->vm_file;
 332         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 333         struct kioctx_table *table;
 334         int i, res = -EINVAL;
 335
 336         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 337         rcu_read_lock();
 338         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 339         if (!table)
 340                 goto out_unlock;
 341
 342         for (i = 0; i < table->nr; i++) {
 343                 struct kioctx *ctx;
 344
 345                 ctx = rcu_dereference(table->table[i]);
 346                 if (ctx && ctx->aio_ring_file == file) {
 347                         if (!atomic_read(&ctx->dead)) {
 348                                 ctx->user_id = ctx->mmap_base = vma->vm_start;
 349                                 res = 0;
 350                         }
 351                         break;
 352                 }
 353         }
 354
 355 out_unlock:
 356         rcu_read_unlock();
 357         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 358         return res;
 359 }
 360
 361 static const struct vm_operations_struct aio_ring_vm_ops = {
 362         .mremap         = aio_ring_mremap,
 363 #if IS_ENABLED(CONFIG_MMU)
 364         .fault          = filemap_fault,
 365         .map_pages      = filemap_map_pages,
 366         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
 367 #endif
 368 };
 369
 370 static int aio_ring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 371 {
 372         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND;
 373         vma->vm_ops = &aio_ring_vm_ops;
 374         return 0;
 375 }
 376
 377 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
 378         .mmap = aio_ring_mmap,
 379 };
 380
 381 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 382 static int aio_migratepage(struct address_space *mapping, struct page *new,
 383                         struct page *old, enum migrate_mode mode)
 384 {
 385         struct kioctx *ctx;
 386         unsigned long flags;
 387         pgoff_t idx;
 388         int rc;
 389
 390         /*
 391          * We cannot support the _NO_COPY case here, because copy needs to
 392          * happen under the ctx->completion_lock. That does not work with the
 393          * migration workflow of MIGRATE_SYNC_NO_COPY.
 394          */
 395         if (mode == MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
 396                 return -EINVAL;
 397
 398         rc = 0;
 399
 400         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
 401         spin_lock(&mapping->private_lock);
 402         ctx = mapping->private_data;
 403         if (!ctx) {
 404                 rc = -EINVAL;
 405                 goto out;
 406         }
 407
 408         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
 409          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
 410          * a partially initialized kiotx.
 411          */
 412         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
 413                 rc = -EAGAIN;
 414                 goto out;
 415         }
 416
 417         idx = old->index;
 418         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
 419                 /* Make sure the old page hasn't already been changed */
 420                 if (ctx->ring_pages[idx] != old)
 421                         rc = -EAGAIN;
 422         } else
 423                 rc = -EINVAL;
 424
 425         if (rc != 0)
 426                 goto out_unlock;
 427
 428         /* Writeback must be complete */
 429         BUG_ON(PageWriteback(old));
 430         get_page(new);
 431
 432         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, new, old, 1);
 433         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 434                 put_page(new);
 435                 goto out_unlock;
 436         }
 437
 438         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
 439          * while the old page is copied to the new.  This prevents new
 440          * events from being lost.
 441          */
 442         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
 443         migrate_page_copy(new, old);
 444         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != old);
 445         ctx->ring_pages[idx] = new;
 446         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
 447
 448         /* The old page is no longer accessible. */
 449         put_page(old);
 450
 451 out_unlock:
 452         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 453 out:
 454         spin_unlock(&mapping->private_lock);
 455         return rc;
 456 }
 457 #endif
 458
 459 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
 460         .set_page_dirty = __set_page_dirty_no_writeback,
 461 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 462         .migratepage    = aio_migratepage,
 463 #endif
 464 };
 465
 466 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx, unsigned int nr_events)
 467 {
 468         struct aio_ring *ring;
 469         struct mm_struct *mm = current->mm;
 470         unsigned long size, unused;
 471         int nr_pages;
 472         int i;
 473         struct file *file;
 474
 475         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
 476         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
 477
 478         size = sizeof(struct aio_ring);
 479         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
 480
 481         nr_pages = PFN_UP(size);
 482         if (nr_pages < 0)
 483                 return -EINVAL;
 484
 485         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
 486         if (IS_ERR(file)) {
 487                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 488                 return -ENOMEM;
 489         }
 490
 491         ctx->aio_ring_file = file;
 492         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
 493                         / sizeof(struct io_event);
 494
 495         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
 496         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
 497                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
 498                                           GFP_KERNEL);
 499                 if (!ctx->ring_pages) {
 500                         put_aio_ring_file(ctx);
 501                         return -ENOMEM;
 502                 }
 503         }
 504
 505         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 506                 struct page *page;
 507                 page = find_or_create_page(file->f_mapping,
 508                                            i, GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
 509                 if (!page)
 510                         break;
 511                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
 512                          current->pid, i, page_count(page));
 513                 SetPageUptodate(page);
 514                 unlock_page(page);
 515
 516                 ctx->ring_pages[i] = page;
 517         }
 518         ctx->nr_pages = i;
 519
 520         if (unlikely(i != nr_pages)) {
 521                 aio_free_ring(ctx);
 522                 return -ENOMEM;
 523         }
 524
 525         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 526         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
 527
 528         if (down_write_killable(&mm->mmap_sem)) {
 529                 ctx->mmap_size = 0;
 530                 aio_free_ring(ctx);
 531                 return -EINTR;
 532         }
 533
 534         ctx->mmap_base = do_mmap_pgoff(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
 535                                        PROT_READ | PROT_WRITE,
 536                                        MAP_SHARED, 0, &unused, NULL);
 537         up_write(&mm->mmap_sem);
 538         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
 539                 ctx->mmap_size = 0;
 540                 aio_free_ring(ctx);
 541                 return -ENOMEM;
 542         }
 543
 544         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
 545
 546         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
 547         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
 548
 549         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 550         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
 551         ring->id = ~0U;
 552         ring->head = ring->tail = 0;
 553         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
 554         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
 555         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
 556         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
 557         kunmap_atomic(ring);
 558         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
 559
 560         return 0;
 561 }
 562
 563 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
 564 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
 565 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
 566
 567 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *iocb, kiocb_cancel_fn *cancel)
 568 {
 569         struct aio_kiocb *req = container_of(iocb, struct aio_kiocb, rw);
 570         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
 571         unsigned long flags;
 572
 573         if (WARN_ON_ONCE(!list_empty(&req->ki_list)))
 574                 return;
 575
 576         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 577         list_add_tail(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 578         req->ki_cancel = cancel;
 579         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 580 }
 581 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 582
 583 /*
 584  * free_ioctx() should be RCU delayed to synchronize against the RCU
 585  * protected lookup_ioctx() and also needs process context to call
 586  * aio_free_ring().  Use rcu_work.
 587  */
 588 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 589 {
 590         struct kioctx *ctx = container_of(to_rcu_work(work), struct kioctx,
 591                                           free_rwork);
 592         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 593
 594         aio_free_ring(ctx);
 595         free_percpu(ctx->cpu);
 596         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 597         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 598         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 599 }
 600
 601 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 602 {
 603         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 604
 605         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 606         if (ctx->rq_wait && atomic_dec_and_test(&ctx->rq_wait->count))
 607                 complete(&ctx->rq_wait->comp);
 608
 609         /* Synchronize against RCU protected table->table[] dereferences */
 610         INIT_RCU_WORK(&ctx->free_rwork, free_ioctx);
 611         queue_rcu_work(system_wq, &ctx->free_rwork);
 612 }
 613
 614 /*
 615  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 616  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 617  * now it's safe to cancel any that need to be.
 618  */
 619 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 620 {
 621         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 622         struct aio_kiocb *req;
 623
 624         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 625
 626         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 627                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 628                                        struct aio_kiocb, ki_list);
 629                 req->ki_cancel(&req->rw);
 630                 list_del_init(&req->ki_list);
 631         }
 632
 633         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 634
 635         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 636         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 637 }
 638
 639 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 640 {
 641         unsigned i, new_nr;
 642         struct kioctx_table *table, *old;
 643         struct aio_ring *ring;
 644
 645         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 646         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 647
 648         while (1) {
 649                 if (table)
 650                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 651                                 if (!rcu_access_pointer(table->table[i])) {
 652                                         ctx->id = i;
 653                                         rcu_assign_pointer(table->table[i], ctx);
 654                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 655
 656                                         /* While kioctx setup is in progress,
 657                                          * we are protected from page migration
 658                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 659                                          */
 660                                         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 661                                         ring->id = ctx->id;
 662                                         kunmap_atomic(ring);
 663                                         return 0;
 664                                 }
 665
 666                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 667                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 668
 669                 table = kzalloc(sizeof(*table) + sizeof(struct kioctx *) *
 670                                 new_nr, GFP_KERNEL);
 671                 if (!table)
 672                         return -ENOMEM;
 673
 674                 table->nr = new_nr;
 675
 676                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 677                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 678
 679                 if (!old) {
 680                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 681                 } else if (table->nr > old->nr) {
 682                         memcpy(table->table, old->table,
 683                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 684
 685                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 686                         kfree_rcu(old, rcu);
 687                 } else {
 688                         kfree(table);
 689                         table = old;
 690                 }
 691         }
 692 }
 693
 694 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 695 {
 696         spin_lock(&aio_nr_lock);
 697         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 698                 aio_nr = 0;
 699         else
 700                 aio_nr -= nr;
 701         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 702 }
 703
 704 /* ioctx_alloc
 705  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 706  */
 707 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 708 {
 709         struct mm_struct *mm = current->mm;
 710         struct kioctx *ctx;
 711         int err = -ENOMEM;
 712
 713         /*
 714          * Store the original nr_events -- what userspace passed to io_setup(),
 715          * for counting against the global limit -- before it changes.
 716          */
 717         unsigned int max_reqs = nr_events;
 718
 719         /*
 720          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 721          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 722          *
 723          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 724          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 725          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 726          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 727          */
 728         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 729         nr_events *= 2;
 730
 731         /* Prevent overflows */
 732         if (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) {
 733                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 734                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 735         }
 736
 737         if (!nr_events || (unsigned long)max_reqs > aio_max_nr)
 738                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 739
 740         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 741         if (!ctx)
 742                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 743
 744         ctx->max_reqs = max_reqs;
 745
 746         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 747         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 748         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 749         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 750          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 751         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 752         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 753
 754         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 755
 756         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users, 0, GFP_KERNEL))
 757                 goto err;
 758
 759         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs, 0, GFP_KERNEL))
 760                 goto err;
 761
 762         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 763         if (!ctx->cpu)
 764                 goto err;
 765
 766         err = aio_setup_ring(ctx, nr_events);
 767         if (err < 0)
 768                 goto err;
 769
 770         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 771         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 772         if (ctx->req_batch < 1)
 773                 ctx->req_batch = 1;
 774
 775         /* limit the number of system wide aios */
 776         spin_lock(&aio_nr_lock);
 777         if (aio_nr + ctx->max_reqs > aio_max_nr ||
 778             aio_nr + ctx->max_reqs < aio_nr) {
 779                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 780                 err = -EAGAIN;
 781                 goto err_ctx;
 782         }
 783         aio_nr += ctx->max_reqs;
 784         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 785
 786         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 787         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 788
 789         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 790         if (err)
 791                 goto err_cleanup;
 792
 793         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 794         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 795
 796         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 797                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 798         return ctx;
 799
 800 err_cleanup:
 801         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 802 err_ctx:
 803         atomic_set(&ctx->dead, 1);
 804         if (ctx->mmap_size)
 805                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 806         aio_free_ring(ctx);
 807 err:
 808         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 809         free_percpu(ctx->cpu);
 810         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 811         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 812         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 813         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 814         return ERR_PTR(err);
 815 }
 816
 817 /* kill_ioctx
 818  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 819  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 820  *      the rapid destruction of the kioctx.
 821  */
 822 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 823                       struct ctx_rq_wait *wait)
 824 {
 825         struct kioctx_table *table;
 826
 827         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 828         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1)) {
 829                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 830                 return -EINVAL;
 831         }
 832
 833         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 834         WARN_ON(ctx != rcu_access_pointer(table->table[ctx->id]));
 835         RCU_INIT_POINTER(table->table[ctx->id], NULL);
 836         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 837
 838         /* free_ioctx_reqs() will do the necessary RCU synchronization */
 839         wake_up_all(&ctx->wait);
 840
 841         /*
 842          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 843          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 844          * has already returned, so io_setup() could potentially return
 845          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 846          *  could tell).
 847          */
 848         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 849
 850         if (ctx->mmap_size)
 851                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 852
 853         ctx->rq_wait = wait;
 854         percpu_ref_kill(&ctx->users);
 855         return 0;
 856 }
 857
 858 /*
 859  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 860  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 861  * called on the context.
 862  *
 863  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 864  * them.
 865  */
 866 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 867 {
 868         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 869         struct ctx_rq_wait wait;
 870         int i, skipped;
 871
 872         if (!table)
 873                 return;
 874
 875         atomic_set(&wait.count, table->nr);
 876         init_completion(&wait.comp);
 877
 878         skipped = 0;
 879         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
 880                 struct kioctx *ctx =
 881                         rcu_dereference_protected(table->table[i], true);
 882
 883                 if (!ctx) {
 884                         skipped++;
 885                         continue;
 886                 }
 887
 888                 /*
 889                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
 890                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
 891                  * this is not necessarily our ->mm.
 892                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
 893                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
 894                  */
 895                 ctx->mmap_size = 0;
 896                 kill_ioctx(mm, ctx, &wait);
 897         }
 898
 899         if (!atomic_sub_and_test(skipped, &wait.count)) {
 900                 /* Wait until all IO for the context are done. */
 901                 wait_for_completion(&wait.comp);
 902         }
 903
 904         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
 905         kfree(table);
 906 }
 907
 908 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 909 {
 910         struct kioctx_cpu *kcpu;
 911         unsigned long flags;
 912
 913         local_irq_save(flags);
 914         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 915         kcpu->reqs_available += nr;
 916
 917         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 918                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 919                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 920         }
 921
 922         local_irq_restore(flags);
 923 }
 924
 925 static bool __get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 926 {
 927         struct kioctx_cpu *kcpu;
 928         bool ret = false;
 929         unsigned long flags;
 930
 931         local_irq_save(flags);
 932         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 933         if (!kcpu->reqs_available) {
 934                 int old, avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 935
 936                 do {
 937                         if (avail < ctx->req_batch)
 938                                 goto out;
 939
 940                         old = avail;
 941                         avail = atomic_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 942                                                avail, avail - ctx->req_batch);
 943                 } while (avail != old);
 944
 945                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 946         }
 947
 948         ret = true;
 949         kcpu->reqs_available--;
 950 out:
 951         local_irq_restore(flags);
 952         return ret;
 953 }
 954
 955 /* refill_reqs_available
 956  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
 957  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
 958  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
 959  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
 960  *      called holding ctx->completion_lock.
 961  */
 962 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
 963                                   unsigned tail)
 964 {
 965         unsigned events_in_ring, completed;
 966
 967         /* Clamp head since userland can write to it. */
 968         head %= ctx->nr_events;
 969         if (head <= tail)
 970                 events_in_ring = tail - head;
 971         else
 972                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
 973
 974         completed = ctx->completed_events;
 975         if (events_in_ring < completed)
 976                 completed -= events_in_ring;
 977         else
 978                 completed = 0;
 979
 980         if (!completed)
 981                 return;
 982
 983         ctx->completed_events -= completed;
 984         put_reqs_available(ctx, completed);
 985 }
 986
 987 /* user_refill_reqs_available
 988  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
 989  *      out of space in the completion ring.
 990  */
 991 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 992 {
 993         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
 994         if (ctx->completed_events) {
 995                 struct aio_ring *ring;
 996                 unsigned head;
 997
 998                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
 999                  * here, but that's okay since whether we read the old version
1000                  * or the new version, and either will be valid.  The important
1001                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
1002                  * aio_complete() from updating tail by holding
1003                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
1004                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
1005                  * safe/right thing.
1006                  */
1007                 ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1008                 head = ring->head;
1009                 kunmap_atomic(ring);
1010
1011                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
1012         }
1013
1014         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1015 }
1016
1017 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
1018 {
1019         if (__get_reqs_available(ctx))
1020                 return true;
1021         user_refill_reqs_available(ctx);
1022         return __get_reqs_available(ctx);
1023 }
1024
1025 /* aio_get_req
1026  *      Allocate a slot for an aio request.
1027  * Returns NULL if no requests are free.
1028  *
1029  * The refcount is initialized to 2 - one for the async op completion,
1030  * one for the synchronous code that does this.
1031  */
1032 static inline struct aio_kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
1033 {
1034         struct aio_kiocb *req;
1035
1036         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL);
1037         if (unlikely(!req))
1038                 return NULL;
1039
1040         if (unlikely(!get_reqs_available(ctx))) {
1041                 kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
1042                 return NULL;
1043         }
1044
1045         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
1046         req->ki_ctx = ctx;
1047         INIT_LIST_HEAD(&req->ki_list);
1048         refcount_set(&req->ki_refcnt, 2);
1049         req->ki_eventfd = NULL;
1050         return req;
1051 }
1052
1053 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
1054 {
1055         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
1056         struct mm_struct *mm = current->mm;
1057         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
1058         struct kioctx_table *table;
1059         unsigned id;
1060
1061         if (get_user(id, &ring->id))
1062                 return NULL;
1063
1064         rcu_read_lock();
1065         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
1066
1067         if (!table || id >= table->nr)
1068                 goto out;
1069
1070         id = array_index_nospec(id, table->nr);
1071         ctx = rcu_dereference(table->table[id]);
1072         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
1073                 if (percpu_ref_tryget_live(&ctx->users))
1074                         ret = ctx;
1075         }
1076 out:
1077         rcu_read_unlock();
1078         return ret;
1079 }
1080
1081 static inline void iocb_destroy(struct aio_kiocb *iocb)
1082 {
1083         if (iocb->ki_eventfd)
1084                 eventfd_ctx_put(iocb->ki_eventfd);
1085         if (iocb->ki_filp)
1086                 fput(iocb->ki_filp);
1087         percpu_ref_put(&iocb->ki_ctx->reqs);
1088         kmem_cache_free(kiocb_cachep, iocb);
1089 }
1090
1091 /* aio_complete
1092  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
1093  */
1094 static void aio_complete(struct aio_kiocb *iocb)
1095 {
1096         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
1097         struct aio_ring *ring;
1098         struct io_event *ev_page, *event;
1099         unsigned tail, pos, head;
1100         unsigned long   flags;
1101
1102         /*
1103          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1104          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1105          * pointer since we might be called from irq context.
1106          */
1107         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1108
1109         tail = ctx->tail;
1110         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1111
1112         if (++tail >= ctx->nr_events)
1113                 tail = 0;
1114
1115         ev_page = kmap_atomic(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1116         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1117
1118         *event = iocb->ki_res;
1119
1120         kunmap_atomic(ev_page);
1121         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1122
1123         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %Lx %Lx\n", ctx, tail, iocb,
1124                  (void __user *)(unsigned long)iocb->ki_res.obj,
1125                  iocb->ki_res.data, iocb->ki_res.res, iocb->ki_res.res2);
1126
1127         /* after flagging the request as done, we
1128          * must never even look at it again
1129          */
1130         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1131
1132         ctx->tail = tail;
1133
1134         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1135         head = ring->head;
1136         ring->tail = tail;
1137         kunmap_atomic(ring);
1138         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1139
1140         ctx->completed_events++;
1141         if (ctx->completed_events > 1)
1142                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1143         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1144
1145         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1146
1147         /*
1148          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1149          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1150          * from IRQ context.
1151          */
1152         if (iocb->ki_eventfd)
1153                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1154
1155         /*
1156          * We have to order our ring_info tail store above and test
1157          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1158          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1159          * ordered with the unlocked test.
1160          */
1161         smp_mb();
1162
1163         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1164                 wake_up(&ctx->wait);
1165 }
1166
1167 static inline void iocb_put(struct aio_kiocb *iocb)
1168 {
1169         if (refcount_dec_and_test(&iocb->ki_refcnt)) {
1170                 aio_complete(iocb);
1171                 iocb_destroy(iocb);
1172         }
1173 }
1174
1175 /* aio_read_events_ring
1176  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1177  *      events fetched
1178  */
1179 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1180                                  struct io_event __user *event, long nr)
1181 {
1182         struct aio_ring *ring;
1183         unsigned head, tail, pos;
1184         long ret = 0;
1185         int copy_ret;
1186
1187         /*
1188          * The mutex can block and wake us up and that will cause
1189          * wait_event_interruptible_hrtimeout() to schedule without sleeping
1190          * and repeat. This should be rare enough that it doesn't cause
1191          * peformance issues. See the comment in read_events() for more detail.
1192          */
1193         sched_annotate_sleep();
1194         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1195
1196         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1197         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1198         head = ring->head;
1199         tail = ring->tail;
1200         kunmap_atomic(ring);
1201
1202         /*
1203          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1204          * we also see the events that were stored up to the tail.
1205          */
1206         smp_rmb();
1207
1208         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1209
1210         if (head == tail)
1211                 goto out;
1212
1213         head %= ctx->nr_events;
1214         tail %= ctx->nr_events;
1215
1216         while (ret < nr) {
1217                 long avail;
1218                 struct io_event *ev;
1219                 struct page *page;
1220
1221                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1222                 if (head == tail)
1223                         break;
1224
1225                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1226                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1227                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1228
1229                 avail = min(avail, nr - ret);
1230                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE - pos);
1231
1232                 ev = kmap(page);
1233                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1234                                         sizeof(*ev) * avail);
1235                 kunmap(page);
1236
1237                 if (unlikely(copy_ret)) {
1238                         ret = -EFAULT;
1239                         goto out;
1240                 }
1241
1242                 ret += avail;
1243                 head += avail;
1244                 head %= ctx->nr_events;
1245         }
1246
1247         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1248         ring->head = head;
1249         kunmap_atomic(ring);
1250         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1251
1252         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1253 out:
1254         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1255
1256         return ret;
1257 }
1258
1259 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1260                             struct io_event __user *event, long *i)
1261 {
1262         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1263
1264         if (ret > 0)
1265                 *i += ret;
1266
1267         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1268                 ret = -EINVAL;
1269
1270         if (!*i)
1271                 *i = ret;
1272
1273         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1274 }
1275
1276 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1277                         struct io_event __user *event,
1278                         ktime_t until)
1279 {
1280         long ret = 0;
1281
1282         /*
1283          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1284          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1285          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1286          *
1287          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1288          * the task state back to TASK_RUNNING.
1289          *
1290          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1291          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1292          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1293          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1294          * something to be aware of when touching this code.
1295          */
1296         if (until == 0)
1297                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret);
1298         else
1299                 wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1300                                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret),
1301                                 until);
1302         return ret;
1303 }
1304
1305 /* sys_io_setup:
1306  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1307  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1308  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1309  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1310  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1311  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1312  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1313  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1314  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1315  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1316  *      implemented.
1317  */
1318 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1319 {
1320         struct kioctx *ioctx = NULL;
1321         unsigned long ctx;
1322         long ret;
1323
1324         ret = get_user(ctx, ctxp);
1325         if (unlikely(ret))
1326                 goto out;
1327
1328         ret = -EINVAL;
1329         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1330                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1331                          ctx, nr_events);
1332                 goto out;
1333         }
1334
1335         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1336         ret = PTR_ERR(ioctx);
1337         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1338                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1339                 if (ret)
1340                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1341                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1342         }
1343
1344 out:
1345         return ret;
1346 }
1347
1348 #ifdef CONFIG_COMPAT
1349 COMPAT_SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, u32 __user *, ctx32p)
1350 {
1351         struct kioctx *ioctx = NULL;
1352         unsigned long ctx;
1353         long ret;
1354
1355         ret = get_user(ctx, ctx32p);
1356         if (unlikely(ret))
1357                 goto out;
1358
1359         ret = -EINVAL;
1360         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1361                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1362                          ctx, nr_events);
1363                 goto out;
1364         }
1365
1366         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1367         ret = PTR_ERR(ioctx);
1368         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1369                 /* truncating is ok because it's a user address */
1370                 ret = put_user((u32)ioctx->user_id, ctx32p);
1371                 if (ret)
1372                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1373                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1374         }
1375
1376 out:
1377         return ret;
1378 }
1379 #endif
1380
1381 /* sys_io_destroy:
1382  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1383  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1384  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1385  *      is invalid.
1386  */
1387 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1388 {
1389         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1390         if (likely(NULL != ioctx)) {
1391                 struct ctx_rq_wait wait;
1392                 int ret;
1393
1394                 init_completion(&wait.comp);
1395                 atomic_set(&wait.count, 1);
1396
1397                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1398                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1399                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1400                  */
1401                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &wait);
1402                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1403
1404                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1405                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1406                  * is destroyed.
1407                  */
1408                 if (!ret)
1409                         wait_for_completion(&wait.comp);
1410
1411                 return ret;
1412         }
1413         pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1414         return -EINVAL;
1415 }
1416
1417 static void aio_remove_iocb(struct aio_kiocb *iocb)
1418 {
1419         struct kioctx *ctx = iocb->ki_ctx;
1420         unsigned long flags;
1421
1422         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1423         list_del(&iocb->ki_list);
1424         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1425 }
1426
1427 static void aio_complete_rw(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
1428 {
1429         struct aio_kiocb *iocb = container_of(kiocb, struct aio_kiocb, rw);
1430
1431         if (!list_empty_careful(&iocb->ki_list))
1432                 aio_remove_iocb(iocb);
1433
1434         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE) {
1435                 struct inode *inode = file_inode(kiocb->ki_filp);
1436
1437                 /*
1438                  * Tell lockdep we inherited freeze protection from submission
1439                  * thread.
1440                  */
1441                 if (S_ISREG(inode->i_mode))
1442                         __sb_writers_acquired(inode->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
1443                 file_end_write(kiocb->ki_filp);
1444         }
1445
1446         iocb->ki_res.res = res;
1447         iocb->ki_res.res2 = res2;
1448         iocb_put(iocb);
1449 }
1450
1451 static int aio_prep_rw(struct kiocb *req, const struct iocb *iocb)
1452 {
1453         int ret;
1454
1455         req->ki_complete = aio_complete_rw;
1456         req->private = NULL;
1457         req->ki_pos = iocb->aio_offset;
1458         req->ki_flags = iocb_flags(req->ki_filp);
1459         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD)
1460                 req->ki_flags |= IOCB_EVENTFD;
1461         req->ki_hint = ki_hint_validate(file_write_hint(req->ki_filp));
1462         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_IOPRIO) {
1463                 /*
1464                  * If the IOCB_FLAG_IOPRIO flag of aio_flags is set, then
1465                  * aio_reqprio is interpreted as an I/O scheduling
1466                  * class and priority.
1467                  */
1468                 ret = ioprio_check_cap(iocb->aio_reqprio);
1469                 if (ret) {
1470                         pr_debug("aio ioprio check cap error: %d\n", ret);
1471                         return ret;
1472                 }
1473
1474                 req->ki_ioprio = iocb->aio_reqprio;
1475         } else
1476                 req->ki_ioprio = get_current_ioprio();
1477
1478         ret = kiocb_set_rw_flags(req, iocb->aio_rw_flags);
1479         if (unlikely(ret))
1480                 return ret;
1481
1482         req->ki_flags &= ~IOCB_HIPRI; /* no one is going to poll for this I/O */
1483         return 0;
1484 }
1485
1486 static ssize_t aio_setup_rw(int rw, const struct iocb *iocb,
1487                 struct iovec **iovec, bool vectored, bool compat,
1488                 struct iov_iter *iter)
1489 {
1490         void __user *buf = (void __user *)(uintptr_t)iocb->aio_buf;
1491         size_t len = iocb->aio_nbytes;
1492
1493         if (!vectored) {
1494                 ssize_t ret = import_single_range(rw, buf, len, *iovec, iter);
1495                 *iovec = NULL;
1496                 return ret;
1497         }
1498 #ifdef CONFIG_COMPAT
1499         if (compat)
1500                 return compat_import_iovec(rw, buf, len, UIO_FASTIOV, iovec,
1501                                 iter);
1502 #endif
1503         return import_iovec(rw, buf, len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1504 }
1505
1506 static inline void aio_rw_done(struct kiocb *req, ssize_t ret)
1507 {
1508         switch (ret) {
1509         case -EIOCBQUEUED:
1510                 break;
1511         case -ERESTARTSYS:
1512         case -ERESTARTNOINTR:
1513         case -ERESTARTNOHAND:
1514         case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
1515                 /*
1516                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1517                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1518                  */
1519                 ret = -EINTR;
1520                 /*FALLTHRU*/
1521         default:
1522                 req->ki_complete(req, ret, 0);
1523         }
1524 }
1525
1526 static int aio_read(struct kiocb *req, const struct iocb *iocb,
1527                         bool vectored, bool compat)
1528 {
1529         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1530         struct iov_iter iter;
1531         struct file *file;
1532         int ret;
1533
1534         ret = aio_prep_rw(req, iocb);
1535         if (ret)
1536                 return ret;
1537         file = req->ki_filp;
1538         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_READ)))
1539                 return -EBADF;
1540         ret = -EINVAL;
1541         if (unlikely(!file->f_op->read_iter))
1542                 return -EINVAL;
1543
1544         ret = aio_setup_rw(READ, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1545         if (ret < 0)
1546                 return ret;
1547         ret = rw_verify_area(READ, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1548         if (!ret)
1549                 aio_rw_done(req, call_read_iter(file, req, &iter));
1550         kfree(iovec);
1551         return ret;
1552 }
1553
1554 static int aio_write(struct kiocb *req, const struct iocb *iocb,
1555                          bool vectored, bool compat)
1556 {
1557         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1558         struct iov_iter iter;
1559         struct file *file;
1560         int ret;
1561
1562         ret = aio_prep_rw(req, iocb);
1563         if (ret)
1564                 return ret;
1565         file = req->ki_filp;
1566
1567         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_WRITE)))
1568                 return -EBADF;
1569         if (unlikely(!file->f_op->write_iter))
1570                 return -EINVAL;
1571
1572         ret = aio_setup_rw(WRITE, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1573         if (ret < 0)
1574                 return ret;
1575         ret = rw_verify_area(WRITE, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1576         if (!ret) {
1577                 /*
1578                  * Open-code file_start_write here to grab freeze protection,
1579                  * which will be released by another thread in
1580                  * aio_complete_rw().  Fool lockdep by telling it the lock got
1581                  * released so that it doesn't complain about the held lock when
1582                  * we return to userspace.
1583                  */
1584                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode)) {
1585                         __sb_start_write(file_inode(file)->i_sb, SB_FREEZE_WRITE, true);
1586                         __sb_writers_release(file_inode(file)->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
1587                 }
1588                 req->ki_flags |= IOCB_WRITE;
1589                 aio_rw_done(req, call_write_iter(file, req, &iter));
1590         }
1591         kfree(iovec);
1592         return ret;
1593 }
1594
1595 static void aio_fsync_work(struct work_struct *work)
1596 {
1597         struct aio_kiocb *iocb = container_of(work, struct aio_kiocb, fsync.work);
1598         const struct cred *old_cred = override_creds(iocb->fsync.creds);
1599
1600         iocb->ki_res.res = vfs_fsync(iocb->fsync.file, iocb->fsync.datasync);
1601         revert_creds(old_cred);
1602         put_cred(iocb->fsync.creds);
1603         iocb_put(iocb);
1604 }
1605
1606 static int aio_fsync(struct fsync_iocb *req, const struct iocb *iocb,
1607                      bool datasync)
1608 {
1609         if (unlikely(iocb->aio_buf || iocb->aio_offset || iocb->aio_nbytes ||
1610                         iocb->aio_rw_flags))
1611                 return -EINVAL;
1612
1613         if (unlikely(!req->file->f_op->fsync))
1614                 return -EINVAL;
1615
1616         req->creds = prepare_creds();
1617         if (!req->creds)
1618                 return -ENOMEM;
1619
1620         req->datasync = datasync;
1621         INIT_WORK(&req->work, aio_fsync_work);
1622         schedule_work(&req->work);
1623         return 0;
1624 }
1625
1626 static void aio_poll_put_work(struct work_struct *work)
1627 {
1628         struct poll_iocb *req = container_of(work, struct poll_iocb, work);
1629         struct aio_kiocb *iocb = container_of(req, struct aio_kiocb, poll);
1630
1631         iocb_put(iocb);
1632 }
1633
1634 /*
1635  * Safely lock the waitqueue which the request is on, synchronizing with the
1636  * case where the ->poll() provider decides to free its waitqueue early.
1637  *
1638  * Returns true on success, meaning that req->head->lock was locked, req->wait
1639  * is on req->head, and an RCU read lock was taken.  Returns false if the
1640  * request was already removed from its waitqueue (which might no longer exist).
1641  */
1642 static bool poll_iocb_lock_wq(struct poll_iocb *req)
1643 {
1644         wait_queue_head_t *head;
1645
1646         /*
1647          * While we hold the waitqueue lock and the waitqueue is nonempty,
1648          * wake_up_pollfree() will wait for us.  However, taking the waitqueue
1649          * lock in the first place can race with the waitqueue being freed.
1650          *
1651          * We solve this as eventpoll does: by taking advantage of the fact that
1652          * all users of wake_up_pollfree() will RCU-delay the actual free.  If
1653          * we enter rcu_read_lock() and see that the pointer to the queue is
1654          * non-NULL, we can then lock it without the memory being freed out from
1655          * under us, then check whether the request is still on the queue.
1656          *
1657          * Keep holding rcu_read_lock() as long as we hold the queue lock, in
1658          * case the caller deletes the entry from the queue, leaving it empty.
1659          * In that case, only RCU prevents the queue memory from being freed.
1660          */
1661         rcu_read_lock();
1662         head = smp_load_acquire(&req->head);
1663         if (head) {
1664                 spin_lock(&head->lock);
1665                 if (!list_empty(&req->wait.entry))
1666                         return true;
1667                 spin_unlock(&head->lock);
1668         }
1669         rcu_read_unlock();
1670         return false;
1671 }
1672
1673 static void poll_iocb_unlock_wq(struct poll_iocb *req)
1674 {
1675         spin_unlock(&req->head->lock);
1676         rcu_read_unlock();
1677 }
1678
1679 static void aio_poll_complete_work(struct work_struct *work)
1680 {
1681         struct poll_iocb *req = container_of(work, struct poll_iocb, work);
1682         struct aio_kiocb *iocb = container_of(req, struct aio_kiocb, poll);
1683         struct poll_table_struct pt = { ._key = req->events };
1684         struct kioctx *ctx = iocb->ki_ctx;
1685         __poll_t mask = 0;
1686
1687         if (!READ_ONCE(req->cancelled))
1688                 mask = vfs_poll(req->file, &pt) & req->events;
1689
1690         /*
1691          * Note that ->ki_cancel callers also delete iocb from active_reqs after
1692          * calling ->ki_cancel.  We need the ctx_lock roundtrip here to
1693          * synchronize with them.  In the cancellation case the list_del_init
1694          * itself is not actually needed, but harmless so we keep it in to
1695          * avoid further branches in the fast path.
1696          */
1697         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1698         if (poll_iocb_lock_wq(req)) {
1699                 if (!mask && !READ_ONCE(req->cancelled)) {
1700                         /*
1701                          * The request isn't actually ready to be completed yet.
1702                          * Reschedule completion if another wakeup came in.
1703                          */
1704                         if (req->work_need_resched) {
1705                                 schedule_work(&req->work);
1706                                 req->work_need_resched = false;
1707                         } else {
1708                                 req->work_scheduled = false;
1709                         }
1710                         poll_iocb_unlock_wq(req);
1711                         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1712                         return;
1713                 }
1714                 list_del_init(&req->wait.entry);
1715                 poll_iocb_unlock_wq(req);
1716         } /* else, POLLFREE has freed the waitqueue, so we must complete */
1717         list_del_init(&iocb->ki_list);
1718         iocb->ki_res.res = mangle_poll(mask);
1719         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1720
1721         iocb_put(iocb);
1722 }
1723
1724 /* assumes we are called with irqs disabled */
1725 static int aio_poll_cancel(struct kiocb *iocb)
1726 {
1727         struct aio_kiocb *aiocb = container_of(iocb, struct aio_kiocb, rw);
1728         struct poll_iocb *req = &aiocb->poll;
1729
1730         if (poll_iocb_lock_wq(req)) {
1731                 WRITE_ONCE(req->cancelled, true);
1732                 if (!req->work_scheduled) {
1733                         schedule_work(&aiocb->poll.work);
1734                         req->work_scheduled = true;
1735                 }
1736                 poll_iocb_unlock_wq(req);
1737         } /* else, the request was force-cancelled by POLLFREE already */
1738
1739         return 0;
1740 }
1741
1742 static int aio_poll_wake(struct wait_queue_entry *wait, unsigned mode, int sync,
1743                 void *key)
1744 {
1745         struct poll_iocb *req = container_of(wait, struct poll_iocb, wait);
1746         struct aio_kiocb *iocb = container_of(req, struct aio_kiocb, poll);
1747         __poll_t mask = key_to_poll(key);
1748         unsigned long flags;
1749
1750         /* for instances that support it check for an event match first: */
1751         if (mask && !(mask & req->events))
1752                 return 0;
1753
1754         /*
1755          * Complete the request inline if possible.  This requires that three
1756          * conditions be met:
1757          *   1. An event mask must have been passed.  If a plain wakeup was done
1758          *      instead, then mask == 0 and we have to call vfs_poll() to get
1759          *      the events, so inline completion isn't possible.
1760          *   2. The completion work must not have already been scheduled.
1761          *   3. ctx_lock must not be busy.  We have to use trylock because we
1762          *      already hold the waitqueue lock, so this inverts the normal
1763          *      locking order.  Use irqsave/irqrestore because not all
1764          *      filesystems (e.g. fuse) call this function with IRQs disabled,
1765          *      yet IRQs have to be disabled before ctx_lock is obtained.
1766          */
1767         if (mask && !req->work_scheduled &&
1768             spin_trylock_irqsave(&iocb->ki_ctx->ctx_lock, flags)) {
1769                 struct kioctx *ctx = iocb->ki_ctx;
1770
1771                 list_del_init(&req->wait.entry);
1772                 list_del(&iocb->ki_list);
1773                 iocb->ki_res.res = mangle_poll(mask);
1774                 if (iocb->ki_eventfd && eventfd_signal_count()) {
1775                         iocb = NULL;
1776                         INIT_WORK(&req->work, aio_poll_put_work);
1777                         schedule_work(&req->work);
1778                 }
1779                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1780                 if (iocb)
1781                         iocb_put(iocb);
1782         } else {
1783                 /*
1784                  * Schedule the completion work if needed.  If it was already
1785                  * scheduled, record that another wakeup came in.
1786                  *
1787                  * Don't remove the request from the waitqueue here, as it might
1788                  * not actually be complete yet (we won't know until vfs_poll()
1789                  * is called), and we must not miss any wakeups.  POLLFREE is an
1790                  * exception to this; see below.
1791                  */
1792                 if (req->work_scheduled) {
1793                         req->work_need_resched = true;
1794                 } else {
1795                         schedule_work(&req->work);
1796                         req->work_scheduled = true;
1797                 }
1798
1799                 /*
1800                  * If the waitqueue is being freed early but we can't complete
1801                  * the request inline, we have to tear down the request as best
1802                  * we can.  That means immediately removing the request from its
1803                  * waitqueue and preventing all further accesses to the
1804                  * waitqueue via the request.  We also need to schedule the
1805                  * completion work (done above).  Also mark the request as
1806                  * cancelled, to potentially skip an unneeded call to ->poll().
1807                  */
1808                 if (mask & POLLFREE) {
1809                         WRITE_ONCE(req->cancelled, true);
1810                         list_del_init(&req->wait.entry);
1811
1812                         /*
1813                          * Careful: this *must* be the last step, since as soon
1814                          * as req->head is NULL'ed out, the request can be
1815                          * completed and freed, since aio_poll_complete_work()
1816                          * will no longer need to take the waitqueue lock.
1817                          */
1818                         smp_store_release(&req->head, NULL);
1819                 }
1820         }
1821         return 1;
1822 }
1823
1824 struct aio_poll_table {
1825         struct poll_table_struct        pt;
1826         struct aio_kiocb                *iocb;
1827         bool                            queued;
1828         int                             error;
1829 };
1830
1831 static void
1832 aio_poll_queue_proc(struct file *file, struct wait_queue_head *head,
1833                 struct poll_table_struct *p)
1834 {
1835         struct aio_poll_table *pt = container_of(p, struct aio_poll_table, pt);
1836
1837         /* multiple wait queues per file are not supported */
1838         if (unlikely(pt->queued)) {
1839                 pt->error = -EINVAL;
1840                 return;
1841         }
1842
1843         pt->queued = true;
1844         pt->error = 0;
1845         pt->iocb->poll.head = head;
1846         add_wait_queue(head, &pt->iocb->poll.wait);
1847 }
1848
1849 static int aio_poll(struct aio_kiocb *aiocb, const struct iocb *iocb)
1850 {
1851         struct kioctx *ctx = aiocb->ki_ctx;
1852         struct poll_iocb *req = &aiocb->poll;
1853         struct aio_poll_table apt;
1854         bool cancel = false;
1855         __poll_t mask;
1856
1857         /* reject any unknown events outside the normal event mask. */
1858         if ((u16)iocb->aio_buf != iocb->aio_buf)
1859                 return -EINVAL;
1860         /* reject fields that are not defined for poll */
1861         if (iocb->aio_offset || iocb->aio_nbytes || iocb->aio_rw_flags)
1862                 return -EINVAL;
1863
1864         INIT_WORK(&req->work, aio_poll_complete_work);
1865         req->events = demangle_poll(iocb->aio_buf) | EPOLLERR | EPOLLHUP;
1866
1867         req->head = NULL;
1868         req->cancelled = false;
1869         req->work_scheduled = false;
1870         req->work_need_resched = false;
1871
1872         apt.pt._qproc = aio_poll_queue_proc;
1873         apt.pt._key = req->events;
1874         apt.iocb = aiocb;
1875         apt.queued = false;
1876         apt.error = -EINVAL; /* same as no support for IOCB_CMD_POLL */
1877
1878         /* initialized the list so that we can do list_empty checks */
1879         INIT_LIST_HEAD(&req->wait.entry);
1880         init_waitqueue_func_entry(&req->wait, aio_poll_wake);
1881
1882         mask = vfs_poll(req->file, &apt.pt) & req->events;
1883         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1884         if (likely(apt.queued)) {
1885                 bool on_queue = poll_iocb_lock_wq(req);
1886
1887                 if (!on_queue || req->work_scheduled) {
1888                         /*
1889                          * aio_poll_wake() already either scheduled the async
1890                          * completion work, or completed the request inline.
1891                          */
1892                         if (apt.error) /* unsupported case: multiple queues */
1893                                 cancel = true;
1894                         apt.error = 0;
1895                         mask = 0;
1896                 }
1897                 if (mask || apt.error) {
1898                         /* Steal to complete synchronously. */
1899                         list_del_init(&req->wait.entry);
1900                 } else if (cancel) {
1901                         /* Cancel if possible (may be too late though). */
1902                         WRITE_ONCE(req->cancelled, true);
1903                 } else if (on_queue) {
1904                         /*
1905                          * Actually waiting for an event, so add the request to
1906                          * active_reqs so that it can be cancelled if needed.
1907                          */
1908                         list_add_tail(&aiocb->ki_list, &ctx->active_reqs);
1909                         aiocb->ki_cancel = aio_poll_cancel;
1910                 }
1911                 if (on_queue)
1912                         poll_iocb_unlock_wq(req);
1913         }
1914         if (mask) { /* no async, we'd stolen it */
1915                 aiocb->ki_res.res = mangle_poll(mask);
1916                 apt.error = 0;
1917         }
1918         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1919         if (mask)
1920                 iocb_put(aiocb);
1921         return apt.error;
1922 }
1923
1924 static int __io_submit_one(struct kioctx *ctx, const struct iocb *iocb,
1925                            struct iocb __user *user_iocb, struct aio_kiocb *req,
1926                            bool compat)
1927 {
1928         req->ki_filp = fget(iocb->aio_fildes);
1929         if (unlikely(!req->ki_filp))
1930                 return -EBADF;
1931
1932         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1933                 struct eventfd_ctx *eventfd;
1934                 /*
1935                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1936                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1937                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1938                  * event using the eventfd_signal() function.
1939                  */
1940                 eventfd = eventfd_ctx_fdget(iocb->aio_resfd);
1941                 if (IS_ERR(eventfd))
1942                         return PTR_ERR(eventfd);
1943
1944                 req->ki_eventfd = eventfd;
1945         }
1946
1947         if (unlikely(put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key))) {
1948                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1949                 return -EFAULT;
1950         }
1951
1952         req->ki_res.obj = (u64)(unsigned long)user_iocb;
1953         req->ki_res.data = iocb->aio_data;
1954         req->ki_res.res = 0;
1955         req->ki_res.res2 = 0;
1956
1957         switch (iocb->aio_lio_opcode) {
1958         case IOCB_CMD_PREAD:
1959                 return aio_read(&req->rw, iocb, false, compat);
1960         case IOCB_CMD_PWRITE:
1961                 return aio_write(&req->rw, iocb, false, compat);
1962         case IOCB_CMD_PREADV:
1963                 return aio_read(&req->rw, iocb, true, compat);
1964         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1965                 return aio_write(&req->rw, iocb, true, compat);
1966         case IOCB_CMD_FSYNC:
1967                 return aio_fsync(&req->fsync, iocb, false);
1968         case IOCB_CMD_FDSYNC:
1969                 return aio_fsync(&req->fsync, iocb, true);
1970         case IOCB_CMD_POLL:
1971                 return aio_poll(req, iocb);
1972         default:
1973                 pr_debug("invalid aio operation %d\n", iocb->aio_lio_opcode);
1974                 return -EINVAL;
1975         }
1976 }
1977
1978 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1979                          bool compat)
1980 {
1981         struct aio_kiocb *req;
1982         struct iocb iocb;
1983         int err;
1984
1985         if (unlikely(copy_from_user(&iocb, user_iocb, sizeof(iocb))))
1986                 return -EFAULT;
1987
1988         /* enforce forwards compatibility on users */
1989         if (unlikely(iocb.aio_reserved2)) {
1990                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1991                 return -EINVAL;
1992         }
1993
1994         /* prevent overflows */
1995         if (unlikely(
1996             (iocb.aio_buf != (unsigned long)iocb.aio_buf) ||
1997             (iocb.aio_nbytes != (size_t)iocb.aio_nbytes) ||
1998             ((ssize_t)iocb.aio_nbytes < 0)
1999            )) {
2000                 pr_debug("EINVAL: overflow check\n");
2001                 return -EINVAL;
2002         }
2003
2004         req = aio_get_req(ctx);
2005         if (unlikely(!req))
2006                 return -EAGAIN;
2007
2008         err = __io_submit_one(ctx, &iocb, user_iocb, req, compat);
2009
2010         /* Done with the synchronous reference */
2011         iocb_put(req);
2012
2013         /*
2014          * If err is 0, we'd either done aio_complete() ourselves or have
2015          * arranged for that to be done asynchronously.  Anything non-zero
2016          * means that we need to destroy req ourselves.
2017          */
2018         if (unlikely(err)) {
2019                 iocb_destroy(req);
2020                 put_reqs_available(ctx, 1);
2021         }
2022         return err;
2023 }
2024
2025 /* sys_io_submit:
2026  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
2027  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
2028  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
2029  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
2030  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
2031  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
2032  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
2033  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
2034  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
2035  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
2036  */
2037 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
2038                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
2039 {
2040         struct kioctx *ctx;
2041         long ret = 0;
2042         int i = 0;
2043         struct blk_plug plug;
2044
2045         if (unlikely(nr < 0))
2046                 return -EINVAL;
2047
2048         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
2049         if (unlikely(!ctx)) {
2050                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
2051                 return -EINVAL;
2052         }
2053
2054         if (nr > ctx->nr_events)
2055                 nr = ctx->nr_events;
2056
2057         if (nr > AIO_PLUG_THRESHOLD)
2058                 blk_start_plug(&plug);
2059         for (i = 0; i < nr; i++) {
2060                 struct iocb __user *user_iocb;
2061
2062                 if (unlikely(get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
2063                         ret = -EFAULT;
2064                         break;
2065                 }
2066
2067                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, false);
2068                 if (ret)
2069                         break;
2070         }
2071         if (nr > AIO_PLUG_THRESHOLD)
2072                 blk_finish_plug(&plug);
2073
2074         percpu_ref_put(&ctx->users);
2075         return i ? i : ret;
2076 }
2077
2078 #ifdef CONFIG_COMPAT
2079 COMPAT_SYSCALL_DEFINE3(io_submit, compat_aio_context_t, ctx_id,
2080                        int, nr, compat_uptr_t __user *, iocbpp)
2081 {
2082         struct kioctx *ctx;
2083         long ret = 0;
2084         int i = 0;
2085         struct blk_plug plug;
2086
2087         if (unlikely(nr < 0))
2088                 return -EINVAL;
2089
2090         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
2091         if (unlikely(!ctx)) {
2092                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
2093                 return -EINVAL;
2094         }
2095
2096         if (nr > ctx->nr_events)
2097                 nr = ctx->nr_events;
2098
2099         if (nr > AIO_PLUG_THRESHOLD)
2100                 blk_start_plug(&plug);
2101         for (i = 0; i < nr; i++) {
2102                 compat_uptr_t user_iocb;
2103
2104                 if (unlikely(get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
2105                         ret = -EFAULT;
2106                         break;
2107                 }
2108
2109                 ret = io_submit_one(ctx, compat_ptr(user_iocb), true);
2110                 if (ret)
2111                         break;
2112         }
2113         if (nr > AIO_PLUG_THRESHOLD)
2114                 blk_finish_plug(&plug);
2115
2116         percpu_ref_put(&ctx->users);
2117         return i ? i : ret;
2118 }
2119 #endif
2120
2121 /* sys_io_cancel:
2122  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
2123  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
2124  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
2125  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
2126  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
2127  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
2128  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
2129  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
2130  */
2131 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
2132                 struct io_event __user *, result)
2133 {
2134         struct kioctx *ctx;
2135         struct aio_kiocb *kiocb;
2136         int ret = -EINVAL;
2137         u32 key;
2138         u64 obj = (u64)(unsigned long)iocb;
2139
2140         if (unlikely(get_user(key, &iocb->aio_key)))
2141                 return -EFAULT;
2142         if (unlikely(key != KIOCB_KEY))
2143                 return -EINVAL;
2144
2145         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
2146         if (unlikely(!ctx))
2147                 return -EINVAL;
2148
2149         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
2150         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
2151         list_for_each_entry(kiocb, &ctx->active_reqs, ki_list) {
2152                 if (kiocb->ki_res.obj == obj) {
2153                         ret = kiocb->ki_cancel(&kiocb->rw);
2154                         list_del_init(&kiocb->ki_list);
2155                         break;
2156                 }
2157         }
2158         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
2159
2160         if (!ret) {
2161                 /*
2162                  * The result argument is no longer used - the io_event is
2163                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
2164                  * cancellation is progress:
2165                  */
2166                 ret = -EINPROGRESS;
2167         }
2168
2169         percpu_ref_put(&ctx->users);
2170
2171         return ret;
2172 }
2173
2174 static long do_io_getevents(aio_context_t ctx_id,
2175                 long min_nr,
2176                 long nr,
2177                 struct io_event __user *events,
2178                 struct timespec64 *ts)
2179 {
2180         ktime_t until = ts ? timespec64_to_ktime(*ts) : KTIME_MAX;
2181         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
2182         long ret = -EINVAL;
2183
2184         if (likely(ioctx)) {
2185                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
2186                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, until);
2187                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
2188         }
2189
2190         return ret;
2191 }
2192
2193 /* io_getevents:
2194  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
2195  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
2196  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
2197  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
2198  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
2199  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
2200  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
2201  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
2202  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
2203  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
2204  */
2205 #if !defined(CONFIG_64BIT_TIME) || defined(CONFIG_64BIT)
2206
2207 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
2208                 long, min_nr,
2209                 long, nr,
2210                 struct io_event __user *, events,
2211                 struct __kernel_timespec __user *, timeout)
2212 {
2213         struct timespec64       ts;
2214         int                     ret;
2215
2216         if (timeout && unlikely(get_timespec64(&ts, timeout)))
2217                 return -EFAULT;
2218
2219         ret = do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &ts : NULL);
2220         if (!ret && signal_pending(current))
2221                 ret = -EINTR;
2222         return ret;
2223 }
2224
2225 #endif
2226
2227 struct __aio_sigset {
2228         const sigset_t __user   *sigmask;
2229         size_t          sigsetsize;
2230 };
2231
2232 SYSCALL_DEFINE6(io_pgetevents,
2233                 aio_context_t, ctx_id,
2234                 long, min_nr,
2235                 long, nr,
2236                 struct io_event __user *, events,
2237                 struct __kernel_timespec __user *, timeout,
2238                 const struct __aio_sigset __user *, usig)
2239 {
2240         struct __aio_sigset     ksig = { NULL, };
2241         struct timespec64       ts;
2242         bool interrupted;
2243         int ret;
2244
2245         if (timeout && unlikely(get_timespec64(&ts, timeout)))
2246                 return -EFAULT;
2247
2248         if (usig && copy_from_user(&ksig, usig, sizeof(ksig)))
2249                 return -EFAULT;
2250
2251         ret = set_user_sigmask(ksig.sigmask, ksig.sigsetsize);
2252         if (ret)
2253                 return ret;
2254
2255         ret = do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &ts : NULL);
2256
2257         interrupted = signal_pending(current);
2258         restore_saved_sigmask_unless(interrupted);
2259         if (interrupted && !ret)
2260                 ret = -ERESTARTNOHAND;
2261
2262         return ret;
2263 }
2264
2265 #if defined(CONFIG_COMPAT_32BIT_TIME) && !defined(CONFIG_64BIT)
2266
2267 SYSCALL_DEFINE6(io_pgetevents_time32,
2268                 aio_context_t, ctx_id,
2269                 long, min_nr,
2270                 long, nr,
2271                 struct io_event __user *, events,
2272                 struct old_timespec32 __user *, timeout,
2273                 const struct __aio_sigset __user *, usig)
2274 {
2275         struct __aio_sigset     ksig = { NULL, };
2276         struct timespec64       ts;
2277         bool interrupted;
2278         int ret;
2279
2280         if (timeout && unlikely(get_old_timespec32(&ts, timeout)))
2281                 return -EFAULT;
2282
2283         if (usig && copy_from_user(&ksig, usig, sizeof(ksig)))
2284                 return -EFAULT;
2285
2286
2287         ret = set_user_sigmask(ksig.sigmask, ksig.sigsetsize);
2288         if (ret)
2289                 return ret;
2290
2291         ret = do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &ts : NULL);
2292
2293         interrupted = signal_pending(current);
2294         restore_saved_sigmask_unless(interrupted);
2295         if (interrupted && !ret)
2296                 ret = -ERESTARTNOHAND;
2297
2298         return ret;
2299 }
2300
2301 #endif
2302
2303 #if defined(CONFIG_COMPAT_32BIT_TIME)
2304
2305 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents_time32, __u32, ctx_id,
2306                 __s32, min_nr,
2307                 __s32, nr,
2308                 struct io_event __user *, events,
2309                 struct old_timespec32 __user *, timeout)
2310 {
2311         struct timespec64 t;
2312         int ret;
2313
2314         if (timeout && get_old_timespec32(&t, timeout))
2315                 return -EFAULT;
2316
2317         ret = do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &t : NULL);
2318         if (!ret && signal_pending(current))
2319                 ret = -EINTR;
2320         return ret;
2321 }
2322
2323 #endif
2324
2325 #ifdef CONFIG_COMPAT
2326
2327 struct __compat_aio_sigset {
2328         compat_uptr_t           sigmask;
2329         compat_size_t           sigsetsize;
2330 };
2331
2332 #if defined(CONFIG_COMPAT_32BIT_TIME)
2333
2334 COMPAT_SYSCALL_DEFINE6(io_pgetevents,
2335                 compat_aio_context_t, ctx_id,
2336                 compat_long_t, min_nr,
2337                 compat_long_t, nr,
2338                 struct io_event __user *, events,
2339                 struct old_timespec32 __user *, timeout,
2340                 const struct __compat_aio_sigset __user *, usig)
2341 {
2342         struct __compat_aio_sigset ksig = { 0, };
2343         struct timespec64 t;
2344         bool interrupted;
2345         int ret;
2346
2347         if (timeout && get_old_timespec32(&t, timeout))
2348                 return -EFAULT;
2349
2350         if (usig && copy_from_user(&ksig, usig, sizeof(ksig)))
2351                 return -EFAULT;
2352
2353         ret = set_compat_user_sigmask(compat_ptr(ksig.sigmask), ksig.sigsetsize);
2354         if (ret)
2355                 return ret;
2356
2357         ret = do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &t : NULL);
2358
2359         interrupted = signal_pending(current);
2360         restore_saved_sigmask_unless(interrupted);
2361         if (interrupted && !ret)
2362                 ret = -ERESTARTNOHAND;
2363
2364         return ret;
2365 }
2366
2367 #endif
2368
2369 COMPAT_SYSCALL_DEFINE6(io_pgetevents_time64,
2370                 compat_aio_context_t, ctx_id,
2371                 compat_long_t, min_nr,
2372                 compat_long_t, nr,
2373                 struct io_event __user *, events,
2374                 struct __kernel_timespec __user *, timeout,
2375                 const struct __compat_aio_sigset __user *, usig)
2376 {
2377         struct __compat_aio_sigset ksig = { 0, };
2378         struct timespec64 t;
2379         bool interrupted;
2380         int ret;
2381
2382         if (timeout && get_timespec64(&t, timeout))
2383                 return -EFAULT;
2384
2385         if (usig && copy_from_user(&ksig, usig, sizeof(ksig)))
2386                 return -EFAULT;
2387
2388         ret = set_compat_user_sigmask(compat_ptr(ksig.sigmask), ksig.sigsetsize);
2389         if (ret)
2390                 return ret;
2391
2392         ret = do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &t : NULL);
2393
2394         interrupted = signal_pending(current);
2395         restore_saved_sigmask_unless(interrupted);
2396         if (interrupted && !ret)
2397                 ret = -ERESTARTNOHAND;
2398
2399         return ret;
2400 }
2401 #endif