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/percpu.h>
  31 #include <linux/slab.h>
  32 #include <linux/timer.h>
  33 #include <linux/aio.h>
  34 #include <linux/highmem.h>
  35 #include <linux/workqueue.h>
  36 #include <linux/security.h>
  37 #include <linux/eventfd.h>
  38 #include <linux/blkdev.h>
  39 #include <linux/compat.h>
  40 #include <linux/migrate.h>
  41 #include <linux/ramfs.h>
  42 #include <linux/percpu-refcount.h>
  43 #include <linux/mount.h>
  44 #include <linux/pseudo_fs.h>
  45
  46 #include <linux/uaccess.h>
  47 #include <linux/nospec.h>
  48
  49 #include "internal.h"
  50
  51 #define KIOCB_KEY               0
  52
  53 #define AIO_RING_MAGIC                  0xa10a10a1
  54 #define AIO_RING_COMPAT_FEATURES        1
  55 #define AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES      0
  56 struct aio_ring {
  57         unsigned        id;     /* kernel internal index number */
  58         unsigned        nr;     /* number of io_events */
  59         unsigned        head;   /* Written to by userland or under ring_lock
  60                                  * mutex by aio_read_events_ring(). */
  61         unsigned        tail;
  62
  63         unsigned        magic;
  64         unsigned        compat_features;
  65         unsigned        incompat_features;
  66         unsigned        header_length;  /* size of aio_ring */
  67
  68
  69         struct io_event         io_events[];
  70 }; /* 128 bytes + ring size */
  71
  72 /*
  73  * Plugging is meant to work with larger batches of IOs. If we don't
  74  * have more than the below, then don't bother setting up a plug.
  75  */
  76 #define AIO_PLUG_THRESHOLD      2
  77
  78 #define AIO_RING_PAGES  8
  79
  80 struct kioctx_table {
  81         struct rcu_head         rcu;
  82         unsigned                nr;
  83         struct kioctx __rcu     *table[] __counted_by(nr);
  84 };
  85
  86 struct kioctx_cpu {
  87         unsigned                reqs_available;
  88 };
  89
  90 struct ctx_rq_wait {
  91         struct completion comp;
  92         atomic_t count;
  93 };
  94
  95 struct kioctx {
  96         struct percpu_ref       users;
  97         atomic_t                dead;
  98
  99         struct percpu_ref       reqs;
 100
 101         unsigned long           user_id;
 102
 103         struct __percpu kioctx_cpu *cpu;
 104
 105         /*
 106          * For percpu reqs_available, number of slots we move to/from global
 107          * counter at a time:
 108          */
 109         unsigned                req_batch;
 110         /*
 111          * This is what userspace passed to io_setup(), it's not used for
 112          * anything but counting against the global max_reqs quota.
 113          *
 114          * The real limit is nr_events - 1, which will be larger (see
 115          * aio_setup_ring())
 116          */
 117         unsigned                max_reqs;
 118
 119         /* Size of ringbuffer, in units of struct io_event */
 120         unsigned                nr_events;
 121
 122         unsigned long           mmap_base;
 123         unsigned long           mmap_size;
 124
 125         struct page             **ring_pages;
 126         long                    nr_pages;
 127
 128         struct rcu_work         free_rwork;     /* see free_ioctx() */
 129
 130         /*
 131          * signals when all in-flight requests are done
 132          */
 133         struct ctx_rq_wait      *rq_wait;
 134
 135         struct {
 136                 /*
 137                  * This counts the number of available slots in the ringbuffer,
 138                  * so we avoid overflowing it: it's decremented (if positive)
 139                  * when allocating a kiocb and incremented when the resulting
 140                  * io_event is pulled off the ringbuffer.
 141                  *
 142                  * We batch accesses to it with a percpu version.
 143                  */
 144                 atomic_t        reqs_available;
 145         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 146
 147         struct {
 148                 spinlock_t      ctx_lock;
 149                 struct list_head active_reqs;   /* used for cancellation */
 150         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 151
 152         struct {
 153                 struct mutex    ring_lock;
 154                 wait_queue_head_t wait;
 155         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 156
 157         struct {
 158                 unsigned        tail;
 159                 unsigned        completed_events;
 160                 spinlock_t      completion_lock;
 161         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 162
 163         struct page             *internal_pages[AIO_RING_PAGES];
 164         struct file             *aio_ring_file;
 165
 166         unsigned                id;
 167 };
 168
 169 /*
 170  * First field must be the file pointer in all the
 171  * iocb unions! See also 'struct kiocb' in <linux/fs.h>
 172  */
 173 struct fsync_iocb {
 174         struct file             *file;
 175         struct work_struct      work;
 176         bool                    datasync;
 177         struct cred             *creds;
 178 };
 179
 180 struct poll_iocb {
 181         struct file             *file;
 182         struct wait_queue_head  *head;
 183         __poll_t                events;
 184         bool                    cancelled;
 185         bool                    work_scheduled;
 186         bool                    work_need_resched;
 187         struct wait_queue_entry wait;
 188         struct work_struct      work;
 189 };
 190
 191 /*
 192  * NOTE! Each of the iocb union members has the file pointer
 193  * as the first entry in their struct definition. So you can
 194  * access the file pointer through any of the sub-structs,
 195  * or directly as just 'ki_filp' in this struct.
 196  */
 197 struct aio_kiocb {
 198         union {
 199                 struct file             *ki_filp;
 200                 struct kiocb            rw;
 201                 struct fsync_iocb       fsync;
 202                 struct poll_iocb        poll;
 203         };
 204
 205         struct kioctx           *ki_ctx;
 206         kiocb_cancel_fn         *ki_cancel;
 207
 208         struct io_event         ki_res;
 209
 210         struct list_head        ki_list;        /* the aio core uses this
 211                                                  * for cancellation */
 212         refcount_t              ki_refcnt;
 213
 214         /*
 215          * If the aio_resfd field of the userspace iocb is not zero,
 216          * this is the underlying eventfd context to deliver events to.
 217          */
 218         struct eventfd_ctx      *ki_eventfd;
 219 };
 220
 221 /*------ sysctl variables----*/
 222 static DEFINE_SPINLOCK(aio_nr_lock);
 223 static unsigned long aio_nr;            /* current system wide number of aio requests */
 224 static unsigned long aio_max_nr = 0x10000; /* system wide maximum number of aio requests */
 225 /*----end sysctl variables---*/
 226 #ifdef CONFIG_SYSCTL
 227 static struct ctl_table aio_sysctls[] = {
 228         {
 229                 .procname       = "aio-nr",
 230                 .data           = &aio_nr,
 231                 .maxlen         = sizeof(aio_nr),
 232                 .mode           = 0444,
 233                 .proc_handler   = proc_doulongvec_minmax,
 234         },
 235         {
 236                 .procname       = "aio-max-nr",
 237                 .data           = &aio_max_nr,
 238                 .maxlen         = sizeof(aio_max_nr),
 239                 .mode           = 0644,
 240                 .proc_handler   = proc_doulongvec_minmax,
 241         },
 242         {}
 243 };
 244
 245 static void __init aio_sysctl_init(void)
 246 {
 247         register_sysctl_init("fs", aio_sysctls);
 248 }
 249 #else
 250 #define aio_sysctl_init() do { } while (0)
 251 #endif
 252
 253 static struct kmem_cache        *kiocb_cachep;
 254 static struct kmem_cache        *kioctx_cachep;
 255
 256 static struct vfsmount *aio_mnt;
 257
 258 static const struct file_operations aio_ring_fops;
 259 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops;
 260
 261 static struct file *aio_private_file(struct kioctx *ctx, loff_t nr_pages)
 262 {
 263         struct file *file;
 264         struct inode *inode = alloc_anon_inode(aio_mnt->mnt_sb);
 265         if (IS_ERR(inode))
 266                 return ERR_CAST(inode);
 267
 268         inode->i_mapping->a_ops = &aio_ctx_aops;
 269         inode->i_mapping->private_data = ctx;
 270         inode->i_size = PAGE_SIZE * nr_pages;
 271
 272         file = alloc_file_pseudo(inode, aio_mnt, "[aio]",
 273                                 O_RDWR, &aio_ring_fops);
 274         if (IS_ERR(file))
 275                 iput(inode);
 276         return file;
 277 }
 278
 279 static int aio_init_fs_context(struct fs_context *fc)
 280 {
 281         if (!init_pseudo(fc, AIO_RING_MAGIC))
 282                 return -ENOMEM;
 283         fc->s_iflags |= SB_I_NOEXEC;
 284         return 0;
 285 }
 286
 287 /* aio_setup
 288  *      Creates the slab caches used by the aio routines, panic on
 289  *      failure as this is done early during the boot sequence.
 290  */
 291 static int __init aio_setup(void)
 292 {
 293         static struct file_system_type aio_fs = {
 294                 .name           = "aio",
 295                 .init_fs_context = aio_init_fs_context,
 296                 .kill_sb        = kill_anon_super,
 297         };
 298         aio_mnt = kern_mount(&aio_fs);
 299         if (IS_ERR(aio_mnt))
 300                 panic("Failed to create aio fs mount.");
 301
 302         kiocb_cachep = KMEM_CACHE(aio_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 303         kioctx_cachep = KMEM_CACHE(kioctx,SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 304         aio_sysctl_init();
 305         return 0;
 306 }
 307 __initcall(aio_setup);
 308
 309 static void put_aio_ring_file(struct kioctx *ctx)
 310 {
 311         struct file *aio_ring_file = ctx->aio_ring_file;
 312         struct address_space *i_mapping;
 313
 314         if (aio_ring_file) {
 315                 truncate_setsize(file_inode(aio_ring_file), 0);
 316
 317                 /* Prevent further access to the kioctx from migratepages */
 318                 i_mapping = aio_ring_file->f_mapping;
 319                 spin_lock(&i_mapping->private_lock);
 320                 i_mapping->private_data = NULL;
 321                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 322                 spin_unlock(&i_mapping->private_lock);
 323
 324                 fput(aio_ring_file);
 325         }
 326 }
 327
 328 static void aio_free_ring(struct kioctx *ctx)
 329 {
 330         int i;
 331
 332         /* Disconnect the kiotx from the ring file.  This prevents future
 333          * accesses to the kioctx from page migration.
 334          */
 335         put_aio_ring_file(ctx);
 336
 337         for (i = 0; i < ctx->nr_pages; i++) {
 338                 struct page *page;
 339                 pr_debug("pid(%d) [%d] page->count=%d\n", current->pid, i,
 340                                 page_count(ctx->ring_pages[i]));
 341                 page = ctx->ring_pages[i];
 342                 if (!page)
 343                         continue;
 344                 ctx->ring_pages[i] = NULL;
 345                 put_page(page);
 346         }
 347
 348         if (ctx->ring_pages && ctx->ring_pages != ctx->internal_pages) {
 349                 kfree(ctx->ring_pages);
 350                 ctx->ring_pages = NULL;
 351         }
 352 }
 353
 354 static int aio_ring_mremap(struct vm_area_struct *vma)
 355 {
 356         struct file *file = vma->vm_file;
 357         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 358         struct kioctx_table *table;
 359         int i, res = -EINVAL;
 360
 361         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 362         rcu_read_lock();
 363         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 364         if (!table)
 365                 goto out_unlock;
 366
 367         for (i = 0; i < table->nr; i++) {
 368                 struct kioctx *ctx;
 369
 370                 ctx = rcu_dereference(table->table[i]);
 371                 if (ctx && ctx->aio_ring_file == file) {
 372                         if (!atomic_read(&ctx->dead)) {
 373                                 ctx->user_id = ctx->mmap_base = vma->vm_start;
 374                                 res = 0;
 375                         }
 376                         break;
 377                 }
 378         }
 379
 380 out_unlock:
 381         rcu_read_unlock();
 382         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 383         return res;
 384 }
 385
 386 static const struct vm_operations_struct aio_ring_vm_ops = {
 387         .mremap         = aio_ring_mremap,
 388 #if IS_ENABLED(CONFIG_MMU)
 389         .fault          = filemap_fault,
 390         .map_pages      = filemap_map_pages,
 391         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
 392 #endif
 393 };
 394
 395 static int aio_ring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 396 {
 397         vm_flags_set(vma, VM_DONTEXPAND);
 398         vma->vm_ops = &aio_ring_vm_ops;
 399         return 0;
 400 }
 401
 402 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
 403         .mmap = aio_ring_mmap,
 404 };
 405
 406 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 407 static int aio_migrate_folio(struct address_space *mapping, struct folio *dst,
 408                         struct folio *src, enum migrate_mode mode)
 409 {
 410         struct kioctx *ctx;
 411         unsigned long flags;
 412         pgoff_t idx;
 413         int rc;
 414
 415         /*
 416          * We cannot support the _NO_COPY case here, because copy needs to
 417          * happen under the ctx->completion_lock. That does not work with the
 418          * migration workflow of MIGRATE_SYNC_NO_COPY.
 419          */
 420         if (mode == MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
 421                 return -EINVAL;
 422
 423         rc = 0;
 424
 425         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
 426         spin_lock(&mapping->private_lock);
 427         ctx = mapping->private_data;
 428         if (!ctx) {
 429                 rc = -EINVAL;
 430                 goto out;
 431         }
 432
 433         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
 434          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
 435          * a partially initialized kiotx.
 436          */
 437         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
 438                 rc = -EAGAIN;
 439                 goto out;
 440         }
 441
 442         idx = src->index;
 443         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
 444                 /* Make sure the old folio hasn't already been changed */
 445                 if (ctx->ring_pages[idx] != &src->page)
 446                         rc = -EAGAIN;
 447         } else
 448                 rc = -EINVAL;
 449
 450         if (rc != 0)
 451                 goto out_unlock;
 452
 453         /* Writeback must be complete */
 454         BUG_ON(folio_test_writeback(src));
 455         folio_get(dst);
 456
 457         rc = folio_migrate_mapping(mapping, dst, src, 1);
 458         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 459                 folio_put(dst);
 460                 goto out_unlock;
 461         }
 462
 463         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
 464          * while the old folio is copied to the new.  This prevents new
 465          * events from being lost.
 466          */
 467         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
 468         folio_migrate_copy(dst, src);
 469         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != &src->page);
 470         ctx->ring_pages[idx] = &dst->page;
 471         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
 472
 473         /* The old folio is no longer accessible. */
 474         folio_put(src);
 475
 476 out_unlock:
 477         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 478 out:
 479         spin_unlock(&mapping->private_lock);
 480         return rc;
 481 }
 482 #else
 483 #define aio_migrate_folio NULL
 484 #endif
 485
 486 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
 487         .dirty_folio    = noop_dirty_folio,
 488         .migrate_folio  = aio_migrate_folio,
 489 };
 490
 491 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx, unsigned int nr_events)
 492 {
 493         struct aio_ring *ring;
 494         struct mm_struct *mm = current->mm;
 495         unsigned long size, unused;
 496         int nr_pages;
 497         int i;
 498         struct file *file;
 499
 500         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
 501         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
 502
 503         size = sizeof(struct aio_ring);
 504         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
 505
 506         nr_pages = PFN_UP(size);
 507         if (nr_pages < 0)
 508                 return -EINVAL;
 509
 510         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
 511         if (IS_ERR(file)) {
 512                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 513                 return -ENOMEM;
 514         }
 515
 516         ctx->aio_ring_file = file;
 517         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
 518                         / sizeof(struct io_event);
 519
 520         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
 521         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
 522                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
 523                                           GFP_KERNEL);
 524                 if (!ctx->ring_pages) {
 525                         put_aio_ring_file(ctx);
 526                         return -ENOMEM;
 527                 }
 528         }
 529
 530         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 531                 struct page *page;
 532                 page = find_or_create_page(file->f_mapping,
 533                                            i, GFP_USER | __GFP_ZERO);
 534                 if (!page)
 535                         break;
 536                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
 537                          current->pid, i, page_count(page));
 538                 SetPageUptodate(page);
 539                 unlock_page(page);
 540
 541                 ctx->ring_pages[i] = page;
 542         }
 543         ctx->nr_pages = i;
 544
 545         if (unlikely(i != nr_pages)) {
 546                 aio_free_ring(ctx);
 547                 return -ENOMEM;
 548         }
 549
 550         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 551         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
 552
 553         if (mmap_write_lock_killable(mm)) {
 554                 ctx->mmap_size = 0;
 555                 aio_free_ring(ctx);
 556                 return -EINTR;
 557         }
 558
 559         ctx->mmap_base = do_mmap(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
 560                                  PROT_READ | PROT_WRITE,
 561                                  MAP_SHARED, 0, 0, &unused, NULL);
 562         mmap_write_unlock(mm);
 563         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
 564                 ctx->mmap_size = 0;
 565                 aio_free_ring(ctx);
 566                 return -ENOMEM;
 567         }
 568
 569         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
 570
 571         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
 572         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
 573
 574         ring = page_address(ctx->ring_pages[0]);
 575         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
 576         ring->id = ~0U;
 577         ring->head = ring->tail = 0;
 578         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
 579         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
 580         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
 581         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
 582         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
 583
 584         return 0;
 585 }
 586
 587 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
 588 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
 589 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
 590
 591 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *iocb, kiocb_cancel_fn *cancel)
 592 {
 593         struct aio_kiocb *req = container_of(iocb, struct aio_kiocb, rw);
 594         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
 595         unsigned long flags;
 596
 597         /*
 598          * kiocb didn't come from aio or is neither a read nor a write, hence
 599          * ignore it.
 600          */
 601         if (!(iocb->ki_flags & IOCB_AIO_RW))
 602                 return;
 603
 604         if (WARN_ON_ONCE(!list_empty(&req->ki_list)))
 605                 return;
 606
 607         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 608         list_add_tail(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 609         req->ki_cancel = cancel;
 610         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 611 }
 612 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 613
 614 /*
 615  * free_ioctx() should be RCU delayed to synchronize against the RCU
 616  * protected lookup_ioctx() and also needs process context to call
 617  * aio_free_ring().  Use rcu_work.
 618  */
 619 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 620 {
 621         struct kioctx *ctx = container_of(to_rcu_work(work), struct kioctx,
 622                                           free_rwork);
 623         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 624
 625         aio_free_ring(ctx);
 626         free_percpu(ctx->cpu);
 627         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 628         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 629         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 630 }
 631
 632 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 633 {
 634         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 635
 636         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 637         if (ctx->rq_wait && atomic_dec_and_test(&ctx->rq_wait->count))
 638                 complete(&ctx->rq_wait->comp);
 639
 640         /* Synchronize against RCU protected table->table[] dereferences */
 641         INIT_RCU_WORK(&ctx->free_rwork, free_ioctx);
 642         queue_rcu_work(system_wq, &ctx->free_rwork);
 643 }
 644
 645 /*
 646  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 647  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 648  * now it's safe to cancel any that need to be.
 649  */
 650 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 651 {
 652         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 653         struct aio_kiocb *req;
 654
 655         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 656
 657         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 658                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 659                                        struct aio_kiocb, ki_list);
 660                 req->ki_cancel(&req->rw);
 661                 list_del_init(&req->ki_list);
 662         }
 663
 664         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 665
 666         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 667         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 668 }
 669
 670 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 671 {
 672         unsigned i, new_nr;
 673         struct kioctx_table *table, *old;
 674         struct aio_ring *ring;
 675
 676         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 677         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 678
 679         while (1) {
 680                 if (table)
 681                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 682                                 if (!rcu_access_pointer(table->table[i])) {
 683                                         ctx->id = i;
 684                                         rcu_assign_pointer(table->table[i], ctx);
 685                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 686
 687                                         /* While kioctx setup is in progress,
 688                                          * we are protected from page migration
 689                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 690                                          */
 691                                         ring = page_address(ctx->ring_pages[0]);
 692                                         ring->id = ctx->id;
 693                                         return 0;
 694                                 }
 695
 696                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 697                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 698
 699                 table = kzalloc(struct_size(table, table, new_nr), GFP_KERNEL);
 700                 if (!table)
 701                         return -ENOMEM;
 702
 703                 table->nr = new_nr;
 704
 705                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 706                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 707
 708                 if (!old) {
 709                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 710                 } else if (table->nr > old->nr) {
 711                         memcpy(table->table, old->table,
 712                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 713
 714                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 715                         kfree_rcu(old, rcu);
 716                 } else {
 717                         kfree(table);
 718                         table = old;
 719                 }
 720         }
 721 }
 722
 723 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 724 {
 725         spin_lock(&aio_nr_lock);
 726         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 727                 aio_nr = 0;
 728         else
 729                 aio_nr -= nr;
 730         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 731 }
 732
 733 /* ioctx_alloc
 734  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 735  */
 736 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 737 {
 738         struct mm_struct *mm = current->mm;
 739         struct kioctx *ctx;
 740         int err = -ENOMEM;
 741
 742         /*
 743          * Store the original nr_events -- what userspace passed to io_setup(),
 744          * for counting against the global limit -- before it changes.
 745          */
 746         unsigned int max_reqs = nr_events;
 747
 748         /*
 749          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 750          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 751          *
 752          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 753          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 754          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 755          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 756          */
 757         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 758         nr_events *= 2;
 759
 760         /* Prevent overflows */
 761         if (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) {
 762                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 763                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 764         }
 765
 766         if (!nr_events || (unsigned long)max_reqs > aio_max_nr)
 767                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 768
 769         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 770         if (!ctx)
 771                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 772
 773         ctx->max_reqs = max_reqs;
 774
 775         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 776         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 777         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 778         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 779          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 780         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 781         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 782
 783         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 784
 785         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users, 0, GFP_KERNEL))
 786                 goto err;
 787
 788         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs, 0, GFP_KERNEL))
 789                 goto err;
 790
 791         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 792         if (!ctx->cpu)
 793                 goto err;
 794
 795         err = aio_setup_ring(ctx, nr_events);
 796         if (err < 0)
 797                 goto err;
 798
 799         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 800         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 801         if (ctx->req_batch < 1)
 802                 ctx->req_batch = 1;
 803
 804         /* limit the number of system wide aios */
 805         spin_lock(&aio_nr_lock);
 806         if (aio_nr + ctx->max_reqs > aio_max_nr ||
 807             aio_nr + ctx->max_reqs < aio_nr) {
 808                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 809                 err = -EAGAIN;
 810                 goto err_ctx;
 811         }
 812         aio_nr += ctx->max_reqs;
 813         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 814
 815         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 816         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 817
 818         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 819         if (err)
 820                 goto err_cleanup;
 821
 822         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 823         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 824
 825         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 826                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 827         return ctx;
 828
 829 err_cleanup:
 830         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 831 err_ctx:
 832         atomic_set(&ctx->dead, 1);
 833         if (ctx->mmap_size)
 834                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 835         aio_free_ring(ctx);
 836 err:
 837         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 838         free_percpu(ctx->cpu);
 839         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 840         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 841         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 842         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 843         return ERR_PTR(err);
 844 }
 845
 846 /* kill_ioctx
 847  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 848  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 849  *      the rapid destruction of the kioctx.
 850  */
 851 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 852                       struct ctx_rq_wait *wait)
 853 {
 854         struct kioctx_table *table;
 855
 856         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 857         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1)) {
 858                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 859                 return -EINVAL;
 860         }
 861
 862         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 863         WARN_ON(ctx != rcu_access_pointer(table->table[ctx->id]));
 864         RCU_INIT_POINTER(table->table[ctx->id], NULL);
 865         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 866
 867         /* free_ioctx_reqs() will do the necessary RCU synchronization */
 868         wake_up_all(&ctx->wait);
 869
 870         /*
 871          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 872          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 873          * has already returned, so io_setup() could potentially return
 874          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 875          *  could tell).
 876          */
 877         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 878
 879         if (ctx->mmap_size)
 880                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 881
 882         ctx->rq_wait = wait;
 883         percpu_ref_kill(&ctx->users);
 884         return 0;
 885 }
 886
 887 /*
 888  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 889  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 890  * called on the context.
 891  *
 892  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 893  * them.
 894  */
 895 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 896 {
 897         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 898         struct ctx_rq_wait wait;
 899         int i, skipped;
 900
 901         if (!table)
 902                 return;
 903
 904         atomic_set(&wait.count, table->nr);
 905         init_completion(&wait.comp);
 906
 907         skipped = 0;
 908         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
 909                 struct kioctx *ctx =
 910                         rcu_dereference_protected(table->table[i], true);
 911
 912                 if (!ctx) {
 913                         skipped++;
 914                         continue;
 915                 }
 916
 917                 /*
 918                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
 919                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
 920                  * this is not necessarily our ->mm.
 921                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
 922                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
 923                  */
 924                 ctx->mmap_size = 0;
 925                 kill_ioctx(mm, ctx, &wait);
 926         }
 927
 928         if (!atomic_sub_and_test(skipped, &wait.count)) {
 929                 /* Wait until all IO for the context are done. */
 930                 wait_for_completion(&wait.comp);
 931         }
 932
 933         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
 934         kfree(table);
 935 }
 936
 937 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 938 {
 939         struct kioctx_cpu *kcpu;
 940         unsigned long flags;
 941
 942         local_irq_save(flags);
 943         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 944         kcpu->reqs_available += nr;
 945
 946         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 947                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 948                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 949         }
 950
 951         local_irq_restore(flags);
 952 }
 953
 954 static bool __get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 955 {
 956         struct kioctx_cpu *kcpu;
 957         bool ret = false;
 958         unsigned long flags;
 959
 960         local_irq_save(flags);
 961         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 962         if (!kcpu->reqs_available) {
 963                 int avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 964
 965                 do {
 966                         if (avail < ctx->req_batch)
 967                                 goto out;
 968                 } while (!atomic_try_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 969                                              &avail, avail - ctx->req_batch));
 970
 971                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 972         }
 973
 974         ret = true;
 975         kcpu->reqs_available--;
 976 out:
 977         local_irq_restore(flags);
 978         return ret;
 979 }
 980
 981 /* refill_reqs_available
 982  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
 983  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
 984  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
 985  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
 986  *      called holding ctx->completion_lock.
 987  */
 988 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
 989                                   unsigned tail)
 990 {
 991         unsigned events_in_ring, completed;
 992
 993         /* Clamp head since userland can write to it. */
 994         head %= ctx->nr_events;
 995         if (head <= tail)
 996                 events_in_ring = tail - head;
 997         else
 998                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
 999
1000         completed = ctx->completed_events;
1001         if (events_in_ring < completed)
1002                 completed -= events_in_ring;
1003         else
1004                 completed = 0;
1005
1006         if (!completed)
1007                 return;
1008
1009         ctx->completed_events -= completed;
1010         put_reqs_available(ctx, completed);
1011 }
1012
1013 /* user_refill_reqs_available
1014  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
1015  *      out of space in the completion ring.
1016  */
1017 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
1018 {
1019         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1020         if (ctx->completed_events) {
1021                 struct aio_ring *ring;
1022                 unsigned head;
1023
1024                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
1025                  * here, but that's okay since whether we read the old version
1026                  * or the new version, and either will be valid.  The important
1027                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
1028                  * aio_complete() from updating tail by holding
1029                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
1030                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
1031                  * safe/right thing.
1032                  */
1033                 ring = page_address(ctx->ring_pages[0]);
1034                 head = ring->head;
1035
1036                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
1037         }
1038
1039         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1040 }
1041
1042 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
1043 {
1044         if (__get_reqs_available(ctx))
1045                 return true;
1046         user_refill_reqs_available(ctx);
1047         return __get_reqs_available(ctx);
1048 }
1049
1050 /* aio_get_req
1051  *      Allocate a slot for an aio request.
1052  * Returns NULL if no requests are free.
1053  *
1054  * The refcount is initialized to 2 - one for the async op completion,
1055  * one for the synchronous code that does this.
1056  */
1057 static inline struct aio_kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
1058 {
1059         struct aio_kiocb *req;
1060
1061         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL);
1062         if (unlikely(!req))
1063                 return NULL;
1064
1065         if (unlikely(!get_reqs_available(ctx))) {
1066                 kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
1067                 return NULL;
1068         }
1069
1070         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
1071         req->ki_ctx = ctx;
1072         INIT_LIST_HEAD(&req->ki_list);
1073         refcount_set(&req->ki_refcnt, 2);
1074         req->ki_eventfd = NULL;
1075         return req;
1076 }
1077
1078 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
1079 {
1080         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
1081         struct mm_struct *mm = current->mm;
1082         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
1083         struct kioctx_table *table;
1084         unsigned id;
1085
1086         if (get_user(id, &ring->id))
1087                 return NULL;
1088
1089         rcu_read_lock();
1090         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
1091
1092         if (!table || id >= table->nr)
1093                 goto out;
1094
1095         id = array_index_nospec(id, table->nr);
1096         ctx = rcu_dereference(table->table[id]);
1097         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
1098                 if (percpu_ref_tryget_live(&ctx->users))
1099                         ret = ctx;
1100         }
1101 out:
1102         rcu_read_unlock();
1103         return ret;
1104 }
1105
1106 static inline void iocb_destroy(struct aio_kiocb *iocb)
1107 {
1108         if (iocb->ki_eventfd)
1109                 eventfd_ctx_put(iocb->ki_eventfd);
1110         if (iocb->ki_filp)
1111                 fput(iocb->ki_filp);
1112         percpu_ref_put(&iocb->ki_ctx->reqs);
1113         kmem_cache_free(kiocb_cachep, iocb);
1114 }
1115
1116 /* aio_complete
1117  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
1118  */
1119 static void aio_complete(struct aio_kiocb *iocb)
1120 {
1121         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
1122         struct aio_ring *ring;
1123         struct io_event *ev_page, *event;
1124         unsigned tail, pos, head;
1125         unsigned long   flags;
1126
1127         /*
1128          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1129          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1130          * pointer since we might be called from irq context.
1131          */
1132         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1133
1134         tail = ctx->tail;
1135         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1136
1137         if (++tail >= ctx->nr_events)
1138                 tail = 0;
1139
1140         ev_page = page_address(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1141         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1142
1143         *event = iocb->ki_res;
1144
1145         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1146
1147         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %Lx %Lx\n", ctx, tail, iocb,
1148                  (void __user *)(unsigned long)iocb->ki_res.obj,
1149                  iocb->ki_res.data, iocb->ki_res.res, iocb->ki_res.res2);
1150
1151         /* after flagging the request as done, we
1152          * must never even look at it again
1153          */
1154         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1155
1156         ctx->tail = tail;
1157
1158         ring = page_address(ctx->ring_pages[0]);
1159         head = ring->head;
1160         ring->tail = tail;
1161         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1162
1163         ctx->completed_events++;
1164         if (ctx->completed_events > 1)
1165                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1166         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1167
1168         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1169
1170         /*
1171          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1172          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1173          * from IRQ context.
1174          */
1175         if (iocb->ki_eventfd)
1176                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1177
1178         /*
1179          * We have to order our ring_info tail store above and test
1180          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1181          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1182          * ordered with the unlocked test.
1183          */
1184         smp_mb();
1185
1186         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1187                 wake_up(&ctx->wait);
1188 }
1189
1190 static inline void iocb_put(struct aio_kiocb *iocb)
1191 {
1192         if (refcount_dec_and_test(&iocb->ki_refcnt)) {
1193                 aio_complete(iocb);
1194                 iocb_destroy(iocb);
1195         }
1196 }
1197
1198 /* aio_read_events_ring
1199  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1200  *      events fetched
1201  */
1202 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1203                                  struct io_event __user *event, long nr)
1204 {
1205         struct aio_ring *ring;
1206         unsigned head, tail, pos;
1207         long ret = 0;
1208         int copy_ret;
1209
1210         /*
1211          * The mutex can block and wake us up and that will cause
1212          * wait_event_interruptible_hrtimeout() to schedule without sleeping
1213          * and repeat. This should be rare enough that it doesn't cause
1214          * peformance issues. See the comment in read_events() for more detail.
1215          */
1216         sched_annotate_sleep();
1217         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1218
1219         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1220         ring = page_address(ctx->ring_pages[0]);
1221         head = ring->head;
1222         tail = ring->tail;
1223
1224         /*
1225          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1226          * we also see the events that were stored up to the tail.
1227          */
1228         smp_rmb();
1229
1230         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1231
1232         if (head == tail)
1233                 goto out;
1234
1235         head %= ctx->nr_events;
1236         tail %= ctx->nr_events;
1237
1238         while (ret < nr) {
1239                 long avail;
1240                 struct io_event *ev;
1241                 struct page *page;
1242
1243                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1244                 if (head == tail)
1245                         break;
1246
1247                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1248                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1249                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1250
1251                 avail = min(avail, nr - ret);
1252                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE - pos);
1253
1254                 ev = page_address(page);
1255                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1256                                         sizeof(*ev) * avail);
1257
1258                 if (unlikely(copy_ret)) {
1259                         ret = -EFAULT;
1260                         goto out;
1261                 }
1262
1263                 ret += avail;
1264                 head += avail;
1265                 head %= ctx->nr_events;
1266         }
1267
1268         ring = page_address(ctx->ring_pages[0]);
1269         ring->head = head;
1270         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1271
1272         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1273 out:
1274         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1275
1276         return ret;
1277 }
1278
1279 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1280                             struct io_event __user *event, long *i)
1281 {
1282         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1283
1284         if (ret > 0)
1285                 *i += ret;
1286
1287         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1288                 ret = -EINVAL;
1289
1290         if (!*i)
1291                 *i = ret;
1292
1293         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1294 }
1295
1296 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1297                         struct io_event __user *event,
1298                         ktime_t until)
1299 {
1300         long ret = 0;
1301
1302         /*
1303          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1304          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1305          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1306          *
1307          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1308          * the task state back to TASK_RUNNING.
1309          *
1310          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1311          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1312          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1313          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1314          * something to be aware of when touching this code.
1315          */
1316         if (until == 0)
1317                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret);
1318         else
1319                 wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1320                                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret),
1321                                 until);
1322         return ret;
1323 }
1324
1325 /* sys_io_setup:
1326  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1327  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1328  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1329  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1330  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1331  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1332  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1333  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1334  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1335  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1336  *      implemented.
1337  */
1338 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1339 {
1340         struct kioctx *ioctx = NULL;
1341         unsigned long ctx;
1342         long ret;
1343
1344         ret = get_user(ctx, ctxp);
1345         if (unlikely(ret))
1346                 goto out;
1347
1348         ret = -EINVAL;
1349         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1350                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1351                          ctx, nr_events);
1352                 goto out;
1353         }
1354
1355         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1356         ret = PTR_ERR(ioctx);
1357         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1358                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1359                 if (ret)
1360                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1361                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1362         }
1363
1364 out:
1365         return ret;
1366 }
1367
1368 #ifdef CONFIG_COMPAT
1369 COMPAT_SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, u32 __user *, ctx32p)
1370 {
1371         struct kioctx *ioctx = NULL;
1372         unsigned long ctx;
1373         long ret;
1374
1375         ret = get_user(ctx, ctx32p);
1376         if (unlikely(ret))
1377                 goto out;
1378
1379         ret = -EINVAL;
1380         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1381                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1382                          ctx, nr_events);
1383                 goto out;
1384         }
1385
1386         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1387         ret = PTR_ERR(ioctx);
1388         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1389                 /* truncating is ok because it's a user address */
1390                 ret = put_user((u32)ioctx->user_id, ctx32p);
1391                 if (ret)
1392                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1393                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1394         }
1395
1396 out:
1397         return ret;
1398 }
1399 #endif
1400
1401 /* sys_io_destroy:
1402  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1403  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1404  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1405  *      is invalid.
1406  */
1407 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1408 {
1409         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1410         if (likely(NULL != ioctx)) {
1411                 struct ctx_rq_wait wait;
1412                 int ret;
1413
1414                 init_completion(&wait.comp);
1415                 atomic_set(&wait.count, 1);
1416
1417                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1418                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1419                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1420                  */
1421                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &wait);
1422                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1423
1424                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1425                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1426                  * is destroyed.
1427                  */
1428                 if (!ret)
1429                         wait_for_completion(&wait.comp);
1430
1431                 return ret;
1432         }
1433         pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1434         return -EINVAL;
1435 }
1436
1437 static void aio_remove_iocb(struct aio_kiocb *iocb)
1438 {
1439         struct kioctx *ctx = iocb->ki_ctx;
1440         unsigned long flags;
1441
1442         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1443         list_del(&iocb->ki_list);
1444         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1445 }
1446
1447 static void aio_complete_rw(struct kiocb *kiocb, long res)
1448 {
1449         struct aio_kiocb *iocb = container_of(kiocb, struct aio_kiocb, rw);
1450
1451         if (!list_empty_careful(&iocb->ki_list))
1452                 aio_remove_iocb(iocb);
1453
1454         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE) {
1455                 struct inode *inode = file_inode(kiocb->ki_filp);
1456
1457                 if (S_ISREG(inode->i_mode))
1458                         kiocb_end_write(kiocb);
1459         }
1460
1461         iocb->ki_res.res = res;
1462         iocb->ki_res.res2 = 0;
1463         iocb_put(iocb);
1464 }
1465
1466 static int aio_prep_rw(struct kiocb *req, const struct iocb *iocb)
1467 {
1468         int ret;
1469
1470         req->ki_complete = aio_complete_rw;
1471         req->private = NULL;
1472         req->ki_pos = iocb->aio_offset;
1473         req->ki_flags = req->ki_filp->f_iocb_flags | IOCB_AIO_RW;
1474         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD)
1475                 req->ki_flags |= IOCB_EVENTFD;
1476         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_IOPRIO) {
1477                 /*
1478                  * If the IOCB_FLAG_IOPRIO flag of aio_flags is set, then
1479                  * aio_reqprio is interpreted as an I/O scheduling
1480                  * class and priority.
1481                  */
1482                 ret = ioprio_check_cap(iocb->aio_reqprio);
1483                 if (ret) {
1484                         pr_debug("aio ioprio check cap error: %d\n", ret);
1485                         return ret;
1486                 }
1487
1488                 req->ki_ioprio = iocb->aio_reqprio;
1489         } else
1490                 req->ki_ioprio = get_current_ioprio();
1491
1492         ret = kiocb_set_rw_flags(req, iocb->aio_rw_flags);
1493         if (unlikely(ret))
1494                 return ret;
1495
1496         req->ki_flags &= ~IOCB_HIPRI; /* no one is going to poll for this I/O */
1497         return 0;
1498 }
1499
1500 static ssize_t aio_setup_rw(int rw, const struct iocb *iocb,
1501                 struct iovec **iovec, bool vectored, bool compat,
1502                 struct iov_iter *iter)
1503 {
1504         void __user *buf = (void __user *)(uintptr_t)iocb->aio_buf;
1505         size_t len = iocb->aio_nbytes;
1506
1507         if (!vectored) {
1508                 ssize_t ret = import_single_range(rw, buf, len, *iovec, iter);
1509                 *iovec = NULL;
1510                 return ret;
1511         }
1512
1513         return __import_iovec(rw, buf, len, UIO_FASTIOV, iovec, iter, compat);
1514 }
1515
1516 static inline void aio_rw_done(struct kiocb *req, ssize_t ret)
1517 {
1518         switch (ret) {
1519         case -EIOCBQUEUED:
1520                 break;
1521         case -ERESTARTSYS:
1522         case -ERESTARTNOINTR:
1523         case -ERESTARTNOHAND:
1524         case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
1525                 /*
1526                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1527                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1528                  */
1529                 ret = -EINTR;
1530                 fallthrough;
1531         default:
1532                 req->ki_complete(req, ret);
1533         }
1534 }
1535
1536 static int aio_read(struct kiocb *req, const struct iocb *iocb,
1537                         bool vectored, bool compat)
1538 {
1539         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1540         struct iov_iter iter;
1541         struct file *file;
1542         int ret;
1543
1544         ret = aio_prep_rw(req, iocb);
1545         if (ret)
1546                 return ret;
1547         file = req->ki_filp;
1548         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_READ)))
1549                 return -EBADF;
1550         if (unlikely(!file->f_op->read_iter))
1551                 return -EINVAL;
1552
1553         ret = aio_setup_rw(ITER_DEST, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1554         if (ret < 0)
1555                 return ret;
1556         ret = rw_verify_area(READ, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1557         if (!ret)
1558                 aio_rw_done(req, call_read_iter(file, req, &iter));
1559         kfree(iovec);
1560         return ret;
1561 }
1562
1563 static int aio_write(struct kiocb *req, const struct iocb *iocb,
1564                          bool vectored, bool compat)
1565 {
1566         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1567         struct iov_iter iter;
1568         struct file *file;
1569         int ret;
1570
1571         ret = aio_prep_rw(req, iocb);
1572         if (ret)
1573                 return ret;
1574         file = req->ki_filp;
1575
1576         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_WRITE)))
1577                 return -EBADF;
1578         if (unlikely(!file->f_op->write_iter))
1579                 return -EINVAL;
1580
1581         ret = aio_setup_rw(ITER_SOURCE, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1582         if (ret < 0)
1583                 return ret;
1584         ret = rw_verify_area(WRITE, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1585         if (!ret) {
1586                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode))
1587                         kiocb_start_write(req);
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_allowed()) {
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 #ifdef 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