fs/aio.c

   1 /*
   2  *      An async IO implementation for Linux
   3  *      Written by Benjamin LaHaise <bcrl@kvack.org>
   4  *
   5  *      Implements an efficient asynchronous io interface.
   6  *
   7  *      Copyright 2000, 2001, 2002 Red Hat, Inc.  All Rights Reserved.
   8  *
   9  *      See ../COPYING for licensing terms.
  10  */
  11 #define pr_fmt(fmt) "%s: " fmt, __func__
  12
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/time.h>
  17 #include <linux/aio_abi.h>
  18 #include <linux/export.h>
  19 #include <linux/syscalls.h>
  20 #include <linux/backing-dev.h>
  21 #include <linux/uio.h>
  22
  23 #include <linux/sched/signal.h>
  24 #include <linux/fs.h>
  25 #include <linux/file.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/mman.h>
  28 #include <linux/mmu_context.h>
  29 #include <linux/percpu.h>
  30 #include <linux/slab.h>
  31 #include <linux/timer.h>
  32 #include <linux/aio.h>
  33 #include <linux/highmem.h>
  34 #include <linux/workqueue.h>
  35 #include <linux/security.h>
  36 #include <linux/eventfd.h>
  37 #include <linux/blkdev.h>
  38 #include <linux/compat.h>
  39 #include <linux/migrate.h>
  40 #include <linux/ramfs.h>
  41 #include <linux/percpu-refcount.h>
  42 #include <linux/mount.h>
  43
  44 #include <asm/kmap_types.h>
  45 #include <linux/uaccess.h>
  46 #include <linux/nospec.h>
  47
  48 #include "internal.h"
  49
  50 #define AIO_RING_MAGIC                  0xa10a10a1
  51 #define AIO_RING_COMPAT_FEATURES        1
  52 #define AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES      0
  53 struct aio_ring {
  54         unsigned        id;     /* kernel internal index number */
  55         unsigned        nr;     /* number of io_events */
  56         unsigned        head;   /* Written to by userland or under ring_lock
  57                                  * mutex by aio_read_events_ring(). */
  58         unsigned        tail;
  59
  60         unsigned        magic;
  61         unsigned        compat_features;
  62         unsigned        incompat_features;
  63         unsigned        header_length;  /* size of aio_ring */
  64
  65
  66         struct io_event         io_events[0];
  67 }; /* 128 bytes + ring size */
  68
  69 #define AIO_RING_PAGES  8
  70
  71 struct kioctx_table {
  72         struct rcu_head         rcu;
  73         unsigned                nr;
  74         struct kioctx __rcu     *table[];
  75 };
  76
  77 struct kioctx_cpu {
  78         unsigned                reqs_available;
  79 };
  80
  81 struct ctx_rq_wait {
  82         struct completion comp;
  83         atomic_t count;
  84 };
  85
  86 struct kioctx {
  87         struct percpu_ref       users;
  88         atomic_t                dead;
  89
  90         struct percpu_ref       reqs;
  91
  92         unsigned long           user_id;
  93
  94         struct __percpu kioctx_cpu *cpu;
  95
  96         /*
  97          * For percpu reqs_available, number of slots we move to/from global
  98          * counter at a time:
  99          */
 100         unsigned                req_batch;
 101         /*
 102          * This is what userspace passed to io_setup(), it's not used for
 103          * anything but counting against the global max_reqs quota.
 104          *
 105          * The real limit is nr_events - 1, which will be larger (see
 106          * aio_setup_ring())
 107          */
 108         unsigned                max_reqs;
 109
 110         /* Size of ringbuffer, in units of struct io_event */
 111         unsigned                nr_events;
 112
 113         unsigned long           mmap_base;
 114         unsigned long           mmap_size;
 115
 116         struct page             **ring_pages;
 117         long                    nr_pages;
 118
 119         struct rcu_head         free_rcu;
 120         struct work_struct      free_work;      /* see free_ioctx() */
 121
 122         /*
 123          * signals when all in-flight requests are done
 124          */
 125         struct ctx_rq_wait      *rq_wait;
 126
 127         struct {
 128                 /*
 129                  * This counts the number of available slots in the ringbuffer,
 130                  * so we avoid overflowing it: it's decremented (if positive)
 131                  * when allocating a kiocb and incremented when the resulting
 132                  * io_event is pulled off the ringbuffer.
 133                  *
 134                  * We batch accesses to it with a percpu version.
 135                  */
 136                 atomic_t        reqs_available;
 137         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 138
 139         struct {
 140                 spinlock_t      ctx_lock;
 141                 struct list_head active_reqs;   /* used for cancellation */
 142         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 143
 144         struct {
 145                 struct mutex    ring_lock;
 146                 wait_queue_head_t wait;
 147         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 148
 149         struct {
 150                 unsigned        tail;
 151                 unsigned        completed_events;
 152                 spinlock_t      completion_lock;
 153         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 154
 155         struct page             *internal_pages[AIO_RING_PAGES];
 156         struct file             *aio_ring_file;
 157
 158         unsigned                id;
 159 };
 160
 161 /*
 162  * We use ki_cancel == KIOCB_CANCELLED to indicate that a kiocb has been either
 163  * cancelled or completed (this makes a certain amount of sense because
 164  * successful cancellation - io_cancel() - does deliver the completion to
 165  * userspace).
 166  *
 167  * And since most things don't implement kiocb cancellation and we'd really like
 168  * kiocb completion to be lockless when possible, we use ki_cancel to
 169  * synchronize cancellation and completion - we only set it to KIOCB_CANCELLED
 170  * with xchg() or cmpxchg(), see batch_complete_aio() and kiocb_cancel().
 171  */
 172 #define KIOCB_CANCELLED         ((void *) (~0ULL))
 173
 174 struct aio_kiocb {
 175         struct kiocb            common;
 176
 177         struct kioctx           *ki_ctx;
 178         kiocb_cancel_fn         *ki_cancel;
 179
 180         struct iocb __user      *ki_user_iocb;  /* user's aiocb */
 181         __u64                   ki_user_data;   /* user's data for completion */
 182
 183         struct list_head        ki_list;        /* the aio core uses this
 184                                                  * for cancellation */
 185
 186         /*
 187          * If the aio_resfd field of the userspace iocb is not zero,
 188          * this is the underlying eventfd context to deliver events to.
 189          */
 190         struct eventfd_ctx      *ki_eventfd;
 191 };
 192
 193 /*------ sysctl variables----*/
 194 static DEFINE_SPINLOCK(aio_nr_lock);
 195 unsigned long aio_nr;           /* current system wide number of aio requests */
 196 unsigned long aio_max_nr = 0x10000; /* system wide maximum number of aio requests */
 197 /*----end sysctl variables---*/
 198
 199 static struct kmem_cache        *kiocb_cachep;
 200 static struct kmem_cache        *kioctx_cachep;
 201
 202 static struct vfsmount *aio_mnt;
 203
 204 static const struct file_operations aio_ring_fops;
 205 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops;
 206
 207 static struct file *aio_private_file(struct kioctx *ctx, loff_t nr_pages)
 208 {
 209         struct qstr this = QSTR_INIT("[aio]", 5);
 210         struct file *file;
 211         struct path path;
 212         struct inode *inode = alloc_anon_inode(aio_mnt->mnt_sb);
 213         if (IS_ERR(inode))
 214                 return ERR_CAST(inode);
 215
 216         inode->i_mapping->a_ops = &aio_ctx_aops;
 217         inode->i_mapping->private_data = ctx;
 218         inode->i_size = PAGE_SIZE * nr_pages;
 219
 220         path.dentry = d_alloc_pseudo(aio_mnt->mnt_sb, &this);
 221         if (!path.dentry) {
 222                 iput(inode);
 223                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 224         }
 225         path.mnt = mntget(aio_mnt);
 226
 227         d_instantiate(path.dentry, inode);
 228         file = alloc_file(&path, FMODE_READ | FMODE_WRITE, &aio_ring_fops);
 229         if (IS_ERR(file)) {
 230                 path_put(&path);
 231                 return file;
 232         }
 233
 234         file->f_flags = O_RDWR;
 235         return file;
 236 }
 237
 238 static struct dentry *aio_mount(struct file_system_type *fs_type,
 239                                 int flags, const char *dev_name, void *data)
 240 {
 241         static const struct dentry_operations ops = {
 242                 .d_dname        = simple_dname,
 243         };
 244         struct dentry *root = mount_pseudo(fs_type, "aio:", NULL, &ops,
 245                                            AIO_RING_MAGIC);
 246
 247         if (!IS_ERR(root))
 248                 root->d_sb->s_iflags |= SB_I_NOEXEC;
 249         return root;
 250 }
 251
 252 /* aio_setup
 253  *      Creates the slab caches used by the aio routines, panic on
 254  *      failure as this is done early during the boot sequence.
 255  */
 256 static int __init aio_setup(void)
 257 {
 258         static struct file_system_type aio_fs = {
 259                 .name           = "aio",
 260                 .mount          = aio_mount,
 261                 .kill_sb        = kill_anon_super,
 262         };
 263         aio_mnt = kern_mount(&aio_fs);
 264         if (IS_ERR(aio_mnt))
 265                 panic("Failed to create aio fs mount.");
 266
 267         kiocb_cachep = KMEM_CACHE(aio_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 268         kioctx_cachep = KMEM_CACHE(kioctx,SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 269
 270         pr_debug("sizeof(struct page) = %zu\n", sizeof(struct page));
 271
 272         return 0;
 273 }
 274 __initcall(aio_setup);
 275
 276 static void put_aio_ring_file(struct kioctx *ctx)
 277 {
 278         struct file *aio_ring_file = ctx->aio_ring_file;
 279         struct address_space *i_mapping;
 280
 281         if (aio_ring_file) {
 282                 truncate_setsize(file_inode(aio_ring_file), 0);
 283
 284                 /* Prevent further access to the kioctx from migratepages */
 285                 i_mapping = aio_ring_file->f_mapping;
 286                 spin_lock(&i_mapping->private_lock);
 287                 i_mapping->private_data = NULL;
 288                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 289                 spin_unlock(&i_mapping->private_lock);
 290
 291                 fput(aio_ring_file);
 292         }
 293 }
 294
 295 static void aio_free_ring(struct kioctx *ctx)
 296 {
 297         int i;
 298
 299         /* Disconnect the kiotx from the ring file.  This prevents future
 300          * accesses to the kioctx from page migration.
 301          */
 302         put_aio_ring_file(ctx);
 303
 304         for (i = 0; i < ctx->nr_pages; i++) {
 305                 struct page *page;
 306                 pr_debug("pid(%d) [%d] page->count=%d\n", current->pid, i,
 307                                 page_count(ctx->ring_pages[i]));
 308                 page = ctx->ring_pages[i];
 309                 if (!page)
 310                         continue;
 311                 ctx->ring_pages[i] = NULL;
 312                 put_page(page);
 313         }
 314
 315         if (ctx->ring_pages && ctx->ring_pages != ctx->internal_pages) {
 316                 kfree(ctx->ring_pages);
 317                 ctx->ring_pages = NULL;
 318         }
 319 }
 320
 321 static int aio_ring_mremap(struct vm_area_struct *vma)
 322 {
 323         struct file *file = vma->vm_file;
 324         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 325         struct kioctx_table *table;
 326         int i, res = -EINVAL;
 327
 328         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 329         rcu_read_lock();
 330         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 331         if (!table)
 332                 goto out_unlock;
 333
 334         for (i = 0; i < table->nr; i++) {
 335                 struct kioctx *ctx;
 336
 337                 ctx = rcu_dereference(table->table[i]);
 338                 if (ctx && ctx->aio_ring_file == file) {
 339                         if (!atomic_read(&ctx->dead)) {
 340                                 ctx->user_id = ctx->mmap_base = vma->vm_start;
 341                                 res = 0;
 342                         }
 343                         break;
 344                 }
 345         }
 346
 347 out_unlock:
 348         rcu_read_unlock();
 349         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 350         return res;
 351 }
 352
 353 static const struct vm_operations_struct aio_ring_vm_ops = {
 354         .mremap         = aio_ring_mremap,
 355 #if IS_ENABLED(CONFIG_MMU)
 356         .fault          = filemap_fault,
 357         .map_pages      = filemap_map_pages,
 358         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
 359 #endif
 360 };
 361
 362 static int aio_ring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 363 {
 364         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND;
 365         vma->vm_ops = &aio_ring_vm_ops;
 366         return 0;
 367 }
 368
 369 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
 370         .mmap = aio_ring_mmap,
 371 };
 372
 373 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 374 static int aio_migratepage(struct address_space *mapping, struct page *new,
 375                         struct page *old, enum migrate_mode mode)
 376 {
 377         struct kioctx *ctx;
 378         unsigned long flags;
 379         pgoff_t idx;
 380         int rc;
 381
 382         /*
 383          * We cannot support the _NO_COPY case here, because copy needs to
 384          * happen under the ctx->completion_lock. That does not work with the
 385          * migration workflow of MIGRATE_SYNC_NO_COPY.
 386          */
 387         if (mode == MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
 388                 return -EINVAL;
 389
 390         rc = 0;
 391
 392         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
 393         spin_lock(&mapping->private_lock);
 394         ctx = mapping->private_data;
 395         if (!ctx) {
 396                 rc = -EINVAL;
 397                 goto out;
 398         }
 399
 400         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
 401          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
 402          * a partially initialized kiotx.
 403          */
 404         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
 405                 rc = -EAGAIN;
 406                 goto out;
 407         }
 408
 409         idx = old->index;
 410         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
 411                 /* Make sure the old page hasn't already been changed */
 412                 if (ctx->ring_pages[idx] != old)
 413                         rc = -EAGAIN;
 414         } else
 415                 rc = -EINVAL;
 416
 417         if (rc != 0)
 418                 goto out_unlock;
 419
 420         /* Writeback must be complete */
 421         BUG_ON(PageWriteback(old));
 422         get_page(new);
 423
 424         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, new, old, NULL, mode, 1);
 425         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 426                 put_page(new);
 427                 goto out_unlock;
 428         }
 429
 430         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
 431          * while the old page is copied to the new.  This prevents new
 432          * events from being lost.
 433          */
 434         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
 435         migrate_page_copy(new, old);
 436         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != old);
 437         ctx->ring_pages[idx] = new;
 438         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
 439
 440         /* The old page is no longer accessible. */
 441         put_page(old);
 442
 443 out_unlock:
 444         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 445 out:
 446         spin_unlock(&mapping->private_lock);
 447         return rc;
 448 }
 449 #endif
 450
 451 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
 452         .set_page_dirty = __set_page_dirty_no_writeback,
 453 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 454         .migratepage    = aio_migratepage,
 455 #endif
 456 };
 457
 458 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx, unsigned int nr_events)
 459 {
 460         struct aio_ring *ring;
 461         struct mm_struct *mm = current->mm;
 462         unsigned long size, unused;
 463         int nr_pages;
 464         int i;
 465         struct file *file;
 466
 467         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
 468         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
 469
 470         size = sizeof(struct aio_ring);
 471         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
 472
 473         nr_pages = PFN_UP(size);
 474         if (nr_pages < 0)
 475                 return -EINVAL;
 476
 477         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
 478         if (IS_ERR(file)) {
 479                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 480                 return -ENOMEM;
 481         }
 482
 483         ctx->aio_ring_file = file;
 484         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
 485                         / sizeof(struct io_event);
 486
 487         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
 488         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
 489                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
 490                                           GFP_KERNEL);
 491                 if (!ctx->ring_pages) {
 492                         put_aio_ring_file(ctx);
 493                         return -ENOMEM;
 494                 }
 495         }
 496
 497         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 498                 struct page *page;
 499                 page = find_or_create_page(file->f_mapping,
 500                                            i, GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
 501                 if (!page)
 502                         break;
 503                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
 504                          current->pid, i, page_count(page));
 505                 SetPageUptodate(page);
 506                 unlock_page(page);
 507
 508                 ctx->ring_pages[i] = page;
 509         }
 510         ctx->nr_pages = i;
 511
 512         if (unlikely(i != nr_pages)) {
 513                 aio_free_ring(ctx);
 514                 return -ENOMEM;
 515         }
 516
 517         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 518         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
 519
 520         if (down_write_killable(&mm->mmap_sem)) {
 521                 ctx->mmap_size = 0;
 522                 aio_free_ring(ctx);
 523                 return -EINTR;
 524         }
 525
 526         ctx->mmap_base = do_mmap_pgoff(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
 527                                        PROT_READ | PROT_WRITE,
 528                                        MAP_SHARED, 0, &unused, NULL);
 529         up_write(&mm->mmap_sem);
 530         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
 531                 ctx->mmap_size = 0;
 532                 aio_free_ring(ctx);
 533                 return -ENOMEM;
 534         }
 535
 536         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
 537
 538         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
 539         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
 540
 541         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 542         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
 543         ring->id = ~0U;
 544         ring->head = ring->tail = 0;
 545         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
 546         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
 547         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
 548         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
 549         kunmap_atomic(ring);
 550         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
 551
 552         return 0;
 553 }
 554
 555 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
 556 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
 557 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
 558
 559 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *iocb, kiocb_cancel_fn *cancel)
 560 {
 561         struct aio_kiocb *req = container_of(iocb, struct aio_kiocb, common);
 562         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
 563         unsigned long flags;
 564
 565         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 566
 567         if (!req->ki_list.next)
 568                 list_add(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 569
 570         req->ki_cancel = cancel;
 571
 572         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 573 }
 574 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 575
 576 static int kiocb_cancel(struct aio_kiocb *kiocb)
 577 {
 578         kiocb_cancel_fn *old, *cancel;
 579
 580         /*
 581          * Don't want to set kiocb->ki_cancel = KIOCB_CANCELLED unless it
 582          * actually has a cancel function, hence the cmpxchg()
 583          */
 584
 585         cancel = ACCESS_ONCE(kiocb->ki_cancel);
 586         do {
 587                 if (!cancel || cancel == KIOCB_CANCELLED)
 588                         return -EINVAL;
 589
 590                 old = cancel;
 591                 cancel = cmpxchg(&kiocb->ki_cancel, old, KIOCB_CANCELLED);
 592         } while (cancel != old);
 593
 594         return cancel(&kiocb->common);
 595 }
 596
 597 /*
 598  * free_ioctx() should be RCU delayed to synchronize against the RCU
 599  * protected lookup_ioctx() and also needs process context to call
 600  * aio_free_ring(), so the double bouncing through kioctx->free_rcu and
 601  * ->free_work.
 602  */
 603 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 604 {
 605         struct kioctx *ctx = container_of(work, struct kioctx, free_work);
 606
 607         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 608
 609         aio_free_ring(ctx);
 610         free_percpu(ctx->cpu);
 611         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 612         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 613         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 614 }
 615
 616 static void free_ioctx_rcufn(struct rcu_head *head)
 617 {
 618         struct kioctx *ctx = container_of(head, struct kioctx, free_rcu);
 619
 620         INIT_WORK(&ctx->free_work, free_ioctx);
 621         schedule_work(&ctx->free_work);
 622 }
 623
 624 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 625 {
 626         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 627
 628         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 629         if (ctx->rq_wait && atomic_dec_and_test(&ctx->rq_wait->count))
 630                 complete(&ctx->rq_wait->comp);
 631
 632         /* Synchronize against RCU protected table->table[] dereferences */
 633         call_rcu(&ctx->free_rcu, free_ioctx_rcufn);
 634 }
 635
 636 /*
 637  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 638  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 639  * now it's safe to cancel any that need to be.
 640  */
 641 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 642 {
 643         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 644         struct aio_kiocb *req;
 645
 646         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 647
 648         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 649                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 650                                        struct aio_kiocb, ki_list);
 651                 kiocb_cancel(req);
 652                 list_del_init(&req->ki_list);
 653         }
 654
 655         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 656
 657         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 658         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 659 }
 660
 661 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 662 {
 663         unsigned i, new_nr;
 664         struct kioctx_table *table, *old;
 665         struct aio_ring *ring;
 666
 667         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 668         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 669
 670         while (1) {
 671                 if (table)
 672                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 673                                 if (!rcu_access_pointer(table->table[i])) {
 674                                         ctx->id = i;
 675                                         rcu_assign_pointer(table->table[i], ctx);
 676                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 677
 678                                         /* While kioctx setup is in progress,
 679                                          * we are protected from page migration
 680                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 681                                          */
 682                                         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 683                                         ring->id = ctx->id;
 684                                         kunmap_atomic(ring);
 685                                         return 0;
 686                                 }
 687
 688                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 689                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 690
 691                 table = kzalloc(sizeof(*table) + sizeof(struct kioctx *) *
 692                                 new_nr, GFP_KERNEL);
 693                 if (!table)
 694                         return -ENOMEM;
 695
 696                 table->nr = new_nr;
 697
 698                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 699                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 700
 701                 if (!old) {
 702                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 703                 } else if (table->nr > old->nr) {
 704                         memcpy(table->table, old->table,
 705                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 706
 707                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 708                         kfree_rcu(old, rcu);
 709                 } else {
 710                         kfree(table);
 711                         table = old;
 712                 }
 713         }
 714 }
 715
 716 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 717 {
 718         spin_lock(&aio_nr_lock);
 719         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 720                 aio_nr = 0;
 721         else
 722                 aio_nr -= nr;
 723         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 724 }
 725
 726 /* ioctx_alloc
 727  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 728  */
 729 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 730 {
 731         struct mm_struct *mm = current->mm;
 732         struct kioctx *ctx;
 733         int err = -ENOMEM;
 734
 735         /*
 736          * Store the original nr_events -- what userspace passed to io_setup(),
 737          * for counting against the global limit -- before it changes.
 738          */
 739         unsigned int max_reqs = nr_events;
 740
 741         /*
 742          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 743          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 744          *
 745          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 746          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 747          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 748          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 749          */
 750         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 751         nr_events *= 2;
 752
 753         /* Prevent overflows */
 754         if (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) {
 755                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 756                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 757         }
 758
 759         if (!nr_events || (unsigned long)max_reqs > aio_max_nr)
 760                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 761
 762         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 763         if (!ctx)
 764                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 765
 766         ctx->max_reqs = max_reqs;
 767
 768         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 769         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 770         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 771         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 772          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 773         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 774         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 775
 776         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 777
 778         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users, 0, GFP_KERNEL))
 779                 goto err;
 780
 781         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs, 0, GFP_KERNEL))
 782                 goto err;
 783
 784         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 785         if (!ctx->cpu)
 786                 goto err;
 787
 788         err = aio_setup_ring(ctx, nr_events);
 789         if (err < 0)
 790                 goto err;
 791
 792         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 793         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 794         if (ctx->req_batch < 1)
 795                 ctx->req_batch = 1;
 796
 797         /* limit the number of system wide aios */
 798         spin_lock(&aio_nr_lock);
 799         if (aio_nr + ctx->max_reqs > aio_max_nr ||
 800             aio_nr + ctx->max_reqs < aio_nr) {
 801                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 802                 err = -EAGAIN;
 803                 goto err_ctx;
 804         }
 805         aio_nr += ctx->max_reqs;
 806         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 807
 808         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 809         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 810
 811         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 812         if (err)
 813                 goto err_cleanup;
 814
 815         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 816         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 817
 818         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 819                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 820         return ctx;
 821
 822 err_cleanup:
 823         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 824 err_ctx:
 825         atomic_set(&ctx->dead, 1);
 826         if (ctx->mmap_size)
 827                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 828         aio_free_ring(ctx);
 829 err:
 830         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 831         free_percpu(ctx->cpu);
 832         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 833         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 834         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 835         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 836         return ERR_PTR(err);
 837 }
 838
 839 /* kill_ioctx
 840  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 841  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 842  *      the rapid destruction of the kioctx.
 843  */
 844 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 845                       struct ctx_rq_wait *wait)
 846 {
 847         struct kioctx_table *table;
 848
 849         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 850         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1)) {
 851                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 852                 return -EINVAL;
 853         }
 854
 855         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 856         WARN_ON(ctx != rcu_access_pointer(table->table[ctx->id]));
 857         RCU_INIT_POINTER(table->table[ctx->id], NULL);
 858         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 859
 860         /* free_ioctx_reqs() will do the necessary RCU synchronization */
 861         wake_up_all(&ctx->wait);
 862
 863         /*
 864          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 865          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 866          * has already returned, so io_setup() could potentially return
 867          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 868          *  could tell).
 869          */
 870         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 871
 872         if (ctx->mmap_size)
 873                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 874
 875         ctx->rq_wait = wait;
 876         percpu_ref_kill(&ctx->users);
 877         return 0;
 878 }
 879
 880 /*
 881  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 882  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 883  * called on the context.
 884  *
 885  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 886  * them.
 887  */
 888 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 889 {
 890         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 891         struct ctx_rq_wait wait;
 892         int i, skipped;
 893
 894         if (!table)
 895                 return;
 896
 897         atomic_set(&wait.count, table->nr);
 898         init_completion(&wait.comp);
 899
 900         skipped = 0;
 901         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
 902                 struct kioctx *ctx =
 903                         rcu_dereference_protected(table->table[i], true);
 904
 905                 if (!ctx) {
 906                         skipped++;
 907                         continue;
 908                 }
 909
 910                 /*
 911                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
 912                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
 913                  * this is not necessarily our ->mm.
 914                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
 915                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
 916                  */
 917                 ctx->mmap_size = 0;
 918                 kill_ioctx(mm, ctx, &wait);
 919         }
 920
 921         if (!atomic_sub_and_test(skipped, &wait.count)) {
 922                 /* Wait until all IO for the context are done. */
 923                 wait_for_completion(&wait.comp);
 924         }
 925
 926         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
 927         kfree(table);
 928 }
 929
 930 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 931 {
 932         struct kioctx_cpu *kcpu;
 933         unsigned long flags;
 934
 935         local_irq_save(flags);
 936         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 937         kcpu->reqs_available += nr;
 938
 939         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 940                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 941                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 942         }
 943
 944         local_irq_restore(flags);
 945 }
 946
 947 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 948 {
 949         struct kioctx_cpu *kcpu;
 950         bool ret = false;
 951         unsigned long flags;
 952
 953         local_irq_save(flags);
 954         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 955         if (!kcpu->reqs_available) {
 956                 int old, avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 957
 958                 do {
 959                         if (avail < ctx->req_batch)
 960                                 goto out;
 961
 962                         old = avail;
 963                         avail = atomic_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 964                                                avail, avail - ctx->req_batch);
 965                 } while (avail != old);
 966
 967                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 968         }
 969
 970         ret = true;
 971         kcpu->reqs_available--;
 972 out:
 973         local_irq_restore(flags);
 974         return ret;
 975 }
 976
 977 /* refill_reqs_available
 978  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
 979  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
 980  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
 981  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
 982  *      called holding ctx->completion_lock.
 983  */
 984 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
 985                                   unsigned tail)
 986 {
 987         unsigned events_in_ring, completed;
 988
 989         /* Clamp head since userland can write to it. */
 990         head %= ctx->nr_events;
 991         if (head <= tail)
 992                 events_in_ring = tail - head;
 993         else
 994                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
 995
 996         completed = ctx->completed_events;
 997         if (events_in_ring < completed)
 998                 completed -= events_in_ring;
 999         else
1000                 completed = 0;
1001
1002         if (!completed)
1003                 return;
1004
1005         ctx->completed_events -= completed;
1006         put_reqs_available(ctx, completed);
1007 }
1008
1009 /* user_refill_reqs_available
1010  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
1011  *      out of space in the completion ring.
1012  */
1013 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
1014 {
1015         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1016         if (ctx->completed_events) {
1017                 struct aio_ring *ring;
1018                 unsigned head;
1019
1020                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
1021                  * here, but that's okay since whether we read the old version
1022                  * or the new version, and either will be valid.  The important
1023                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
1024                  * aio_complete() from updating tail by holding
1025                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
1026                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
1027                  * safe/right thing.
1028                  */
1029                 ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1030                 head = ring->head;
1031                 kunmap_atomic(ring);
1032
1033                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
1034         }
1035
1036         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1037 }
1038
1039 /* aio_get_req
1040  *      Allocate a slot for an aio request.
1041  * Returns NULL if no requests are free.
1042  */
1043 static inline struct aio_kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
1044 {
1045         struct aio_kiocb *req;
1046
1047         if (!get_reqs_available(ctx)) {
1048                 user_refill_reqs_available(ctx);
1049                 if (!get_reqs_available(ctx))
1050                         return NULL;
1051         }
1052
1053         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
1054         if (unlikely(!req))
1055                 goto out_put;
1056
1057         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
1058
1059         req->ki_ctx = ctx;
1060         return req;
1061 out_put:
1062         put_reqs_available(ctx, 1);
1063         return NULL;
1064 }
1065
1066 static void kiocb_free(struct aio_kiocb *req)
1067 {
1068         if (req->common.ki_filp)
1069                 fput(req->common.ki_filp);
1070         if (req->ki_eventfd != NULL)
1071                 eventfd_ctx_put(req->ki_eventfd);
1072         kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
1073 }
1074
1075 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
1076 {
1077         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
1078         struct mm_struct *mm = current->mm;
1079         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
1080         struct kioctx_table *table;
1081         unsigned id;
1082
1083         if (get_user(id, &ring->id))
1084                 return NULL;
1085
1086         rcu_read_lock();
1087         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
1088
1089         if (!table || id >= table->nr)
1090                 goto out;
1091
1092         id = array_index_nospec(id, table->nr);
1093         ctx = rcu_dereference(table->table[id]);
1094         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
1095                 if (percpu_ref_tryget_live(&ctx->users))
1096                         ret = ctx;
1097         }
1098 out:
1099         rcu_read_unlock();
1100         return ret;
1101 }
1102
1103 /* aio_complete
1104  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
1105  */
1106 static void aio_complete(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
1107 {
1108         struct aio_kiocb *iocb = container_of(kiocb, struct aio_kiocb, common);
1109         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
1110         struct aio_ring *ring;
1111         struct io_event *ev_page, *event;
1112         unsigned tail, pos, head;
1113         unsigned long   flags;
1114
1115         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE) {
1116                 struct file *file = kiocb->ki_filp;
1117
1118                 /*
1119                  * Tell lockdep we inherited freeze protection from submission
1120                  * thread.
1121                  */
1122                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode))
1123                         __sb_writers_acquired(file_inode(file)->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
1124                 file_end_write(file);
1125         }
1126
1127         /*
1128          * Special case handling for sync iocbs:
1129          *  - events go directly into the iocb for fast handling
1130          *  - the sync task with the iocb in its stack holds the single iocb
1131          *    ref, no other paths have a way to get another ref
1132          *  - the sync task helpfully left a reference to itself in the iocb
1133          */
1134         BUG_ON(is_sync_kiocb(kiocb));
1135
1136         if (iocb->ki_list.next) {
1137                 unsigned long flags;
1138
1139                 spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1140                 list_del(&iocb->ki_list);
1141                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1142         }
1143
1144         /*
1145          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1146          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1147          * pointer since we might be called from irq context.
1148          */
1149         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1150
1151         tail = ctx->tail;
1152         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1153
1154         if (++tail >= ctx->nr_events)
1155                 tail = 0;
1156
1157         ev_page = kmap_atomic(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1158         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1159
1160         event->obj = (u64)(unsigned long)iocb->ki_user_iocb;
1161         event->data = iocb->ki_user_data;
1162         event->res = res;
1163         event->res2 = res2;
1164
1165         kunmap_atomic(ev_page);
1166         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1167
1168         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %lx %lx\n",
1169                  ctx, tail, iocb, iocb->ki_user_iocb, iocb->ki_user_data,
1170                  res, res2);
1171
1172         /* after flagging the request as done, we
1173          * must never even look at it again
1174          */
1175         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1176
1177         ctx->tail = tail;
1178
1179         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1180         head = ring->head;
1181         ring->tail = tail;
1182         kunmap_atomic(ring);
1183         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1184
1185         ctx->completed_events++;
1186         if (ctx->completed_events > 1)
1187                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1188         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1189
1190         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1191
1192         /*
1193          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1194          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1195          * from IRQ context.
1196          */
1197         if (iocb->ki_eventfd != NULL)
1198                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1199
1200         /* everything turned out well, dispose of the aiocb. */
1201         kiocb_free(iocb);
1202
1203         /*
1204          * We have to order our ring_info tail store above and test
1205          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1206          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1207          * ordered with the unlocked test.
1208          */
1209         smp_mb();
1210
1211         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1212                 wake_up(&ctx->wait);
1213
1214         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1215 }
1216
1217 /* aio_read_events_ring
1218  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1219  *      events fetched
1220  */
1221 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1222                                  struct io_event __user *event, long nr)
1223 {
1224         struct aio_ring *ring;
1225         unsigned head, tail, pos;
1226         long ret = 0;
1227         int copy_ret;
1228
1229         /*
1230          * The mutex can block and wake us up and that will cause
1231          * wait_event_interruptible_hrtimeout() to schedule without sleeping
1232          * and repeat. This should be rare enough that it doesn't cause
1233          * peformance issues. See the comment in read_events() for more detail.
1234          */
1235         sched_annotate_sleep();
1236         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1237
1238         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1239         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1240         head = ring->head;
1241         tail = ring->tail;
1242         kunmap_atomic(ring);
1243
1244         /*
1245          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1246          * we also see the events that were stored up to the tail.
1247          */
1248         smp_rmb();
1249
1250         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1251
1252         if (head == tail)
1253                 goto out;
1254
1255         head %= ctx->nr_events;
1256         tail %= ctx->nr_events;
1257
1258         while (ret < nr) {
1259                 long avail;
1260                 struct io_event *ev;
1261                 struct page *page;
1262
1263                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1264                 if (head == tail)
1265                         break;
1266
1267                 avail = min(avail, nr - ret);
1268                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE -
1269                             ((head + AIO_EVENTS_OFFSET) % AIO_EVENTS_PER_PAGE));
1270
1271                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1272                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1273                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1274
1275                 ev = kmap(page);
1276                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1277                                         sizeof(*ev) * avail);
1278                 kunmap(page);
1279
1280                 if (unlikely(copy_ret)) {
1281                         ret = -EFAULT;
1282                         goto out;
1283                 }
1284
1285                 ret += avail;
1286                 head += avail;
1287                 head %= ctx->nr_events;
1288         }
1289
1290         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1291         ring->head = head;
1292         kunmap_atomic(ring);
1293         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1294
1295         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1296 out:
1297         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1298
1299         return ret;
1300 }
1301
1302 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1303                             struct io_event __user *event, long *i)
1304 {
1305         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1306
1307         if (ret > 0)
1308                 *i += ret;
1309
1310         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1311                 ret = -EINVAL;
1312
1313         if (!*i)
1314                 *i = ret;
1315
1316         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1317 }
1318
1319 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1320                         struct io_event __user *event,
1321                         struct timespec __user *timeout)
1322 {
1323         ktime_t until = KTIME_MAX;
1324         long ret = 0;
1325
1326         if (timeout) {
1327                 struct timespec ts;
1328
1329                 if (unlikely(copy_from_user(&ts, timeout, sizeof(ts))))
1330                         return -EFAULT;
1331
1332                 until = timespec_to_ktime(ts);
1333         }
1334
1335         /*
1336          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1337          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1338          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1339          *
1340          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1341          * the task state back to TASK_RUNNING.
1342          *
1343          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1344          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1345          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1346          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1347          * something to be aware of when touching this code.
1348          */
1349         if (until == 0)
1350                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret);
1351         else
1352                 wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1353                                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret),
1354                                 until);
1355
1356         if (!ret && signal_pending(current))
1357                 ret = -EINTR;
1358
1359         return ret;
1360 }
1361
1362 /* sys_io_setup:
1363  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1364  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1365  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1366  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1367  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1368  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1369  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1370  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1371  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1372  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1373  *      implemented.
1374  */
1375 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1376 {
1377         struct kioctx *ioctx = NULL;
1378         unsigned long ctx;
1379         long ret;
1380
1381         ret = get_user(ctx, ctxp);
1382         if (unlikely(ret))
1383                 goto out;
1384
1385         ret = -EINVAL;
1386         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1387                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1388                          ctx, nr_events);
1389                 goto out;
1390         }
1391
1392         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1393         ret = PTR_ERR(ioctx);
1394         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1395                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1396                 if (ret)
1397                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1398                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1399         }
1400
1401 out:
1402         return ret;
1403 }
1404
1405 #ifdef CONFIG_COMPAT
1406 COMPAT_SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, u32 __user *, ctx32p)
1407 {
1408         struct kioctx *ioctx = NULL;
1409         unsigned long ctx;
1410         long ret;
1411
1412         ret = get_user(ctx, ctx32p);
1413         if (unlikely(ret))
1414                 goto out;
1415
1416         ret = -EINVAL;
1417         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1418                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1419                          ctx, nr_events);
1420                 goto out;
1421         }
1422
1423         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1424         ret = PTR_ERR(ioctx);
1425         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1426                 /* truncating is ok because it's a user address */
1427                 ret = put_user((u32)ioctx->user_id, ctx32p);
1428                 if (ret)
1429                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1430                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1431         }
1432
1433 out:
1434         return ret;
1435 }
1436 #endif
1437
1438 /* sys_io_destroy:
1439  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1440  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1441  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1442  *      is invalid.
1443  */
1444 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1445 {
1446         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1447         if (likely(NULL != ioctx)) {
1448                 struct ctx_rq_wait wait;
1449                 int ret;
1450
1451                 init_completion(&wait.comp);
1452                 atomic_set(&wait.count, 1);
1453
1454                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1455                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1456                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1457                  */
1458                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &wait);
1459                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1460
1461                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1462                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1463                  * is destroyed.
1464                  */
1465                 if (!ret)
1466                         wait_for_completion(&wait.comp);
1467
1468                 return ret;
1469         }
1470         pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1471         return -EINVAL;
1472 }
1473
1474 static int aio_setup_rw(int rw, struct iocb *iocb, struct iovec **iovec,
1475                 bool vectored, bool compat, struct iov_iter *iter)
1476 {
1477         void __user *buf = (void __user *)(uintptr_t)iocb->aio_buf;
1478         size_t len = iocb->aio_nbytes;
1479
1480         if (!vectored) {
1481                 ssize_t ret = import_single_range(rw, buf, len, *iovec, iter);
1482                 *iovec = NULL;
1483                 return ret;
1484         }
1485 #ifdef CONFIG_COMPAT
1486         if (compat)
1487                 return compat_import_iovec(rw, buf, len, UIO_FASTIOV, iovec,
1488                                 iter);
1489 #endif
1490         return import_iovec(rw, buf, len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1491 }
1492
1493 static inline ssize_t aio_ret(struct kiocb *req, ssize_t ret)
1494 {
1495         switch (ret) {
1496         case -EIOCBQUEUED:
1497                 return ret;
1498         case -ERESTARTSYS:
1499         case -ERESTARTNOINTR:
1500         case -ERESTARTNOHAND:
1501         case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
1502                 /*
1503                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1504                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1505                  */
1506                 ret = -EINTR;
1507                 /*FALLTHRU*/
1508         default:
1509                 aio_complete(req, ret, 0);
1510                 return 0;
1511         }
1512 }
1513
1514 static ssize_t aio_read(struct kiocb *req, struct iocb *iocb, bool vectored,
1515                 bool compat)
1516 {
1517         struct file *file = req->ki_filp;
1518         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1519         struct iov_iter iter;
1520         ssize_t ret;
1521
1522         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_READ)))
1523                 return -EBADF;
1524         if (unlikely(!file->f_op->read_iter))
1525                 return -EINVAL;
1526
1527         ret = aio_setup_rw(READ, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1528         if (ret)
1529                 return ret;
1530         ret = rw_verify_area(READ, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1531         if (!ret)
1532                 ret = aio_ret(req, call_read_iter(file, req, &iter));
1533         kfree(iovec);
1534         return ret;
1535 }
1536
1537 static ssize_t aio_write(struct kiocb *req, struct iocb *iocb, bool vectored,
1538                 bool compat)
1539 {
1540         struct file *file = req->ki_filp;
1541         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1542         struct iov_iter iter;
1543         ssize_t ret;
1544
1545         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_WRITE)))
1546                 return -EBADF;
1547         if (unlikely(!file->f_op->write_iter))
1548                 return -EINVAL;
1549
1550         ret = aio_setup_rw(WRITE, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1551         if (ret)
1552                 return ret;
1553         ret = rw_verify_area(WRITE, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1554         if (!ret) {
1555                 req->ki_flags |= IOCB_WRITE;
1556                 file_start_write(file);
1557                 ret = aio_ret(req, call_write_iter(file, req, &iter));
1558                 /*
1559                  * We release freeze protection in aio_complete().  Fool lockdep
1560                  * by telling it the lock got released so that it doesn't
1561                  * complain about held lock when we return to userspace.
1562                  */
1563                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode))
1564                         __sb_writers_release(file_inode(file)->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
1565         }
1566         kfree(iovec);
1567         return ret;
1568 }
1569
1570 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1571                          struct iocb *iocb, bool compat)
1572 {
1573         struct aio_kiocb *req;
1574         struct file *file;
1575         ssize_t ret;
1576
1577         /* enforce forwards compatibility on users */
1578         if (unlikely(iocb->aio_reserved2)) {
1579                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1580                 return -EINVAL;
1581         }
1582
1583         /* prevent overflows */
1584         if (unlikely(
1585             (iocb->aio_buf != (unsigned long)iocb->aio_buf) ||
1586             (iocb->aio_nbytes != (size_t)iocb->aio_nbytes) ||
1587             ((ssize_t)iocb->aio_nbytes < 0)
1588            )) {
1589                 pr_debug("EINVAL: overflow check\n");
1590                 return -EINVAL;
1591         }
1592
1593         req = aio_get_req(ctx);
1594         if (unlikely(!req))
1595                 return -EAGAIN;
1596
1597         req->common.ki_filp = file = fget(iocb->aio_fildes);
1598         if (unlikely(!req->common.ki_filp)) {
1599                 ret = -EBADF;
1600                 goto out_put_req;
1601         }
1602         req->common.ki_pos = iocb->aio_offset;
1603         req->common.ki_complete = aio_complete;
1604         req->common.ki_flags = iocb_flags(req->common.ki_filp);
1605         req->common.ki_hint = file_write_hint(file);
1606
1607         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1608                 /*
1609                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1610                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1611                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1612                  * event using the eventfd_signal() function.
1613                  */
1614                 req->ki_eventfd = eventfd_ctx_fdget((int) iocb->aio_resfd);
1615                 if (IS_ERR(req->ki_eventfd)) {
1616                         ret = PTR_ERR(req->ki_eventfd);
1617                         req->ki_eventfd = NULL;
1618                         goto out_put_req;
1619                 }
1620
1621                 req->common.ki_flags |= IOCB_EVENTFD;
1622         }
1623
1624         ret = kiocb_set_rw_flags(&req->common, iocb->aio_rw_flags);
1625         if (unlikely(ret)) {
1626                 pr_debug("EINVAL: aio_rw_flags\n");
1627                 goto out_put_req;
1628         }
1629
1630         ret = put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key);
1631         if (unlikely(ret)) {
1632                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1633                 goto out_put_req;
1634         }
1635
1636         req->ki_user_iocb = user_iocb;
1637         req->ki_user_data = iocb->aio_data;
1638
1639         get_file(file);
1640         switch (iocb->aio_lio_opcode) {
1641         case IOCB_CMD_PREAD:
1642                 ret = aio_read(&req->common, iocb, false, compat);
1643                 break;
1644         case IOCB_CMD_PWRITE:
1645                 ret = aio_write(&req->common, iocb, false, compat);
1646                 break;
1647         case IOCB_CMD_PREADV:
1648                 ret = aio_read(&req->common, iocb, true, compat);
1649                 break;
1650         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1651                 ret = aio_write(&req->common, iocb, true, compat);
1652                 break;
1653         default:
1654                 pr_debug("invalid aio operation %d\n", iocb->aio_lio_opcode);
1655                 ret = -EINVAL;
1656                 break;
1657         }
1658         fput(file);
1659
1660         if (ret && ret != -EIOCBQUEUED)
1661                 goto out_put_req;
1662         return 0;
1663 out_put_req:
1664         put_reqs_available(ctx, 1);
1665         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1666         kiocb_free(req);
1667         return ret;
1668 }
1669
1670 static long do_io_submit(aio_context_t ctx_id, long nr,
1671                           struct iocb __user *__user *iocbpp, bool compat)
1672 {
1673         struct kioctx *ctx;
1674         long ret = 0;
1675         int i = 0;
1676         struct blk_plug plug;
1677
1678         if (unlikely(nr < 0))
1679                 return -EINVAL;
1680
1681         if (unlikely(nr > LONG_MAX/sizeof(*iocbpp)))
1682                 nr = LONG_MAX/sizeof(*iocbpp);
1683
1684         if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, iocbpp, (nr*sizeof(*iocbpp)))))
1685                 return -EFAULT;
1686
1687         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1688         if (unlikely(!ctx)) {
1689                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1690                 return -EINVAL;
1691         }
1692
1693         blk_start_plug(&plug);
1694
1695         /*
1696          * AKPM: should this return a partial result if some of the IOs were
1697          * successfully submitted?
1698          */
1699         for (i=0; i<nr; i++) {
1700                 struct iocb __user *user_iocb;
1701                 struct iocb tmp;
1702
1703                 if (unlikely(__get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
1704                         ret = -EFAULT;
1705                         break;
1706                 }
1707
1708                 if (unlikely(copy_from_user(&tmp, user_iocb, sizeof(tmp)))) {
1709                         ret = -EFAULT;
1710                         break;
1711                 }
1712
1713                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, &tmp, compat);
1714                 if (ret)
1715                         break;
1716         }
1717         blk_finish_plug(&plug);
1718
1719         percpu_ref_put(&ctx->users);
1720         return i ? i : ret;
1721 }
1722
1723 /* sys_io_submit:
1724  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
1725  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
1726  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
1727  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
1728  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
1729  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
1730  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
1731  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
1732  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
1733  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
1734  */
1735 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
1736                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
1737 {
1738         return do_io_submit(ctx_id, nr, iocbpp, 0);
1739 }
1740
1741 #ifdef CONFIG_COMPAT
1742 static inline long
1743 copy_iocb(long nr, u32 __user *ptr32, struct iocb __user * __user *ptr64)
1744 {
1745         compat_uptr_t uptr;
1746         int i;
1747
1748         for (i = 0; i < nr; ++i) {
1749                 if (get_user(uptr, ptr32 + i))
1750                         return -EFAULT;
1751                 if (put_user(compat_ptr(uptr), ptr64 + i))
1752                         return -EFAULT;
1753         }
1754         return 0;
1755 }
1756
1757 #define MAX_AIO_SUBMITS         (PAGE_SIZE/sizeof(struct iocb *))
1758
1759 COMPAT_SYSCALL_DEFINE3(io_submit, compat_aio_context_t, ctx_id,
1760                        int, nr, u32 __user *, iocb)
1761 {
1762         struct iocb __user * __user *iocb64;
1763         long ret;
1764
1765         if (unlikely(nr < 0))
1766                 return -EINVAL;
1767
1768         if (nr > MAX_AIO_SUBMITS)
1769                 nr = MAX_AIO_SUBMITS;
1770
1771         iocb64 = compat_alloc_user_space(nr * sizeof(*iocb64));
1772         ret = copy_iocb(nr, iocb, iocb64);
1773         if (!ret)
1774                 ret = do_io_submit(ctx_id, nr, iocb64, 1);
1775         return ret;
1776 }
1777 #endif
1778
1779 /* lookup_kiocb
1780  *      Finds a given iocb for cancellation.
1781  */
1782 static struct aio_kiocb *
1783 lookup_kiocb(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *iocb, u32 key)
1784 {
1785         struct aio_kiocb *kiocb;
1786
1787         assert_spin_locked(&ctx->ctx_lock);
1788
1789         if (key != KIOCB_KEY)
1790                 return NULL;
1791
1792         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
1793         list_for_each_entry(kiocb, &ctx->active_reqs, ki_list) {
1794                 if (kiocb->ki_user_iocb == iocb)
1795                         return kiocb;
1796         }
1797         return NULL;
1798 }
1799
1800 /* sys_io_cancel:
1801  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
1802  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
1803  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
1804  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
1805  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
1806  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
1807  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
1808  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1809  */
1810 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
1811                 struct io_event __user *, result)
1812 {
1813         struct kioctx *ctx;
1814         struct aio_kiocb *kiocb;
1815         u32 key;
1816         int ret;
1817
1818         ret = get_user(key, &iocb->aio_key);
1819         if (unlikely(ret))
1820                 return -EFAULT;
1821
1822         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1823         if (unlikely(!ctx))
1824                 return -EINVAL;
1825
1826         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1827
1828         kiocb = lookup_kiocb(ctx, iocb, key);
1829         if (kiocb)
1830                 ret = kiocb_cancel(kiocb);
1831         else
1832                 ret = -EINVAL;
1833
1834         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1835
1836         if (!ret) {
1837                 /*
1838                  * The result argument is no longer used - the io_event is
1839                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
1840                  * cancellation is progress:
1841                  */
1842                 ret = -EINPROGRESS;
1843         }
1844
1845         percpu_ref_put(&ctx->users);
1846
1847         return ret;
1848 }
1849
1850 /* io_getevents:
1851  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
1852  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
1853  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
1854  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
1855  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
1856  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
1857  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
1858  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
1859  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
1860  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1861  */
1862 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
1863                 long, min_nr,
1864                 long, nr,
1865                 struct io_event __user *, events,
1866                 struct timespec __user *, timeout)
1867 {
1868         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1869         long ret = -EINVAL;
1870
1871         if (likely(ioctx)) {
1872                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
1873                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, timeout);
1874                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1875         }
1876         return ret;
1877 }
1878
1879 #ifdef CONFIG_COMPAT
1880 COMPAT_SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, compat_aio_context_t, ctx_id,
1881                        compat_long_t, min_nr,
1882                        compat_long_t, nr,
1883                        struct io_event __user *, events,
1884                        struct compat_timespec __user *, timeout)
1885 {
1886         struct timespec t;
1887         struct timespec __user *ut = NULL;
1888
1889         if (timeout) {
1890                 if (compat_get_timespec(&t, timeout))
1891                         return -EFAULT;
1892
1893                 ut = compat_alloc_user_space(sizeof(*ut));
1894                 if (copy_to_user(ut, &t, sizeof(t)))
1895                         return -EFAULT;
1896         }
1897         return sys_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, ut);
1898 }
1899 #endif