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;
 594         struct kioctx *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         req = container_of(iocb, struct aio_kiocb, rw);
 605
 606         if (WARN_ON_ONCE(!list_empty(&req->ki_list)))
 607                 return;
 608
 609         ctx = req->ki_ctx;
 610
 611         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 612         list_add_tail(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 613         req->ki_cancel = cancel;
 614         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 615 }
 616 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 617
 618 /*
 619  * free_ioctx() should be RCU delayed to synchronize against the RCU
 620  * protected lookup_ioctx() and also needs process context to call
 621  * aio_free_ring().  Use rcu_work.
 622  */
 623 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 624 {
 625         struct kioctx *ctx = container_of(to_rcu_work(work), struct kioctx,
 626                                           free_rwork);
 627         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 628
 629         aio_free_ring(ctx);
 630         free_percpu(ctx->cpu);
 631         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 632         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 633         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 634 }
 635
 636 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 637 {
 638         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 639
 640         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 641         if (ctx->rq_wait && atomic_dec_and_test(&ctx->rq_wait->count))
 642                 complete(&ctx->rq_wait->comp);
 643
 644         /* Synchronize against RCU protected table->table[] dereferences */
 645         INIT_RCU_WORK(&ctx->free_rwork, free_ioctx);
 646         queue_rcu_work(system_wq, &ctx->free_rwork);
 647 }
 648
 649 /*
 650  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 651  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 652  * now it's safe to cancel any that need to be.
 653  */
 654 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 655 {
 656         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 657         struct aio_kiocb *req;
 658
 659         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 660
 661         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 662                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 663                                        struct aio_kiocb, ki_list);
 664                 req->ki_cancel(&req->rw);
 665                 list_del_init(&req->ki_list);
 666         }
 667
 668         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 669
 670         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 671         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 672 }
 673
 674 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 675 {
 676         unsigned i, new_nr;
 677         struct kioctx_table *table, *old;
 678         struct aio_ring *ring;
 679
 680         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 681         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 682
 683         while (1) {
 684                 if (table)
 685                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 686                                 if (!rcu_access_pointer(table->table[i])) {
 687                                         ctx->id = i;
 688                                         rcu_assign_pointer(table->table[i], ctx);
 689                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 690
 691                                         /* While kioctx setup is in progress,
 692                                          * we are protected from page migration
 693                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 694                                          */
 695                                         ring = page_address(ctx->ring_pages[0]);
 696                                         ring->id = ctx->id;
 697                                         return 0;
 698                                 }
 699
 700                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 701                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 702
 703                 table = kzalloc(struct_size(table, table, new_nr), GFP_KERNEL);
 704                 if (!table)
 705                         return -ENOMEM;
 706
 707                 table->nr = new_nr;
 708
 709                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 710                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 711
 712                 if (!old) {
 713                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 714                 } else if (table->nr > old->nr) {
 715                         memcpy(table->table, old->table,
 716                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 717
 718                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 719                         kfree_rcu(old, rcu);
 720                 } else {
 721                         kfree(table);
 722                         table = old;
 723                 }
 724         }
 725 }
 726
 727 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 728 {
 729         spin_lock(&aio_nr_lock);
 730         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 731                 aio_nr = 0;
 732         else
 733                 aio_nr -= nr;
 734         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 735 }
 736
 737 /* ioctx_alloc
 738  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 739  */
 740 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 741 {
 742         struct mm_struct *mm = current->mm;
 743         struct kioctx *ctx;
 744         int err = -ENOMEM;
 745
 746         /*
 747          * Store the original nr_events -- what userspace passed to io_setup(),
 748          * for counting against the global limit -- before it changes.
 749          */
 750         unsigned int max_reqs = nr_events;
 751
 752         /*
 753          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 754          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 755          *
 756          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 757          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 758          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 759          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 760          */
 761         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 762         nr_events *= 2;
 763
 764         /* Prevent overflows */
 765         if (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) {
 766                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 767                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 768         }
 769
 770         if (!nr_events || (unsigned long)max_reqs > aio_max_nr)
 771                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 772
 773         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 774         if (!ctx)
 775                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 776
 777         ctx->max_reqs = max_reqs;
 778
 779         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 780         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 781         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 782         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 783          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 784         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 785         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 786
 787         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 788
 789         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users, 0, GFP_KERNEL))
 790                 goto err;
 791
 792         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs, 0, GFP_KERNEL))
 793                 goto err;
 794
 795         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 796         if (!ctx->cpu)
 797                 goto err;
 798
 799         err = aio_setup_ring(ctx, nr_events);
 800         if (err < 0)
 801                 goto err;
 802
 803         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 804         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 805         if (ctx->req_batch < 1)
 806                 ctx->req_batch = 1;
 807
 808         /* limit the number of system wide aios */
 809         spin_lock(&aio_nr_lock);
 810         if (aio_nr + ctx->max_reqs > aio_max_nr ||
 811             aio_nr + ctx->max_reqs < aio_nr) {
 812                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 813                 err = -EAGAIN;
 814                 goto err_ctx;
 815         }
 816         aio_nr += ctx->max_reqs;
 817         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 818
 819         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 820         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 821
 822         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 823         if (err)
 824                 goto err_cleanup;
 825
 826         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 827         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 828
 829         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 830                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 831         return ctx;
 832
 833 err_cleanup:
 834         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 835 err_ctx:
 836         atomic_set(&ctx->dead, 1);
 837         if (ctx->mmap_size)
 838                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 839         aio_free_ring(ctx);
 840 err:
 841         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 842         free_percpu(ctx->cpu);
 843         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 844         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 845         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 846         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 847         return ERR_PTR(err);
 848 }
 849
 850 /* kill_ioctx
 851  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 852  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 853  *      the rapid destruction of the kioctx.
 854  */
 855 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 856                       struct ctx_rq_wait *wait)
 857 {
 858         struct kioctx_table *table;
 859
 860         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 861         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1)) {
 862                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 863                 return -EINVAL;
 864         }
 865
 866         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 867         WARN_ON(ctx != rcu_access_pointer(table->table[ctx->id]));
 868         RCU_INIT_POINTER(table->table[ctx->id], NULL);
 869         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 870
 871         /* free_ioctx_reqs() will do the necessary RCU synchronization */
 872         wake_up_all(&ctx->wait);
 873
 874         /*
 875          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 876          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 877          * has already returned, so io_setup() could potentially return
 878          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 879          *  could tell).
 880          */
 881         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 882
 883         if (ctx->mmap_size)
 884                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 885
 886         ctx->rq_wait = wait;
 887         percpu_ref_kill(&ctx->users);
 888         return 0;
 889 }
 890
 891 /*
 892  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 893  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 894  * called on the context.
 895  *
 896  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 897  * them.
 898  */
 899 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 900 {
 901         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 902         struct ctx_rq_wait wait;
 903         int i, skipped;
 904
 905         if (!table)
 906                 return;
 907
 908         atomic_set(&wait.count, table->nr);
 909         init_completion(&wait.comp);
 910
 911         skipped = 0;
 912         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
 913                 struct kioctx *ctx =
 914                         rcu_dereference_protected(table->table[i], true);
 915
 916                 if (!ctx) {
 917                         skipped++;
 918                         continue;
 919                 }
 920
 921                 /*
 922                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
 923                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
 924                  * this is not necessarily our ->mm.
 925                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
 926                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
 927                  */
 928                 ctx->mmap_size = 0;
 929                 kill_ioctx(mm, ctx, &wait);
 930         }
 931
 932         if (!atomic_sub_and_test(skipped, &wait.count)) {
 933                 /* Wait until all IO for the context are done. */
 934                 wait_for_completion(&wait.comp);
 935         }
 936
 937         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
 938         kfree(table);
 939 }
 940
 941 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 942 {
 943         struct kioctx_cpu *kcpu;
 944         unsigned long flags;
 945
 946         local_irq_save(flags);
 947         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 948         kcpu->reqs_available += nr;
 949
 950         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 951                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 952                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 953         }
 954
 955         local_irq_restore(flags);
 956 }
 957
 958 static bool __get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 959 {
 960         struct kioctx_cpu *kcpu;
 961         bool ret = false;
 962         unsigned long flags;
 963
 964         local_irq_save(flags);
 965         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 966         if (!kcpu->reqs_available) {
 967                 int avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 968
 969                 do {
 970                         if (avail < ctx->req_batch)
 971                                 goto out;
 972                 } while (!atomic_try_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 973                                              &avail, avail - ctx->req_batch));
 974
 975                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 976         }
 977
 978         ret = true;
 979         kcpu->reqs_available--;
 980 out:
 981         local_irq_restore(flags);
 982         return ret;
 983 }
 984
 985 /* refill_reqs_available
 986  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
 987  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
 988  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
 989  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
 990  *      called holding ctx->completion_lock.
 991  */
 992 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
 993                                   unsigned tail)
 994 {
 995         unsigned events_in_ring, completed;
 996
 997         /* Clamp head since userland can write to it. */
 998         head %= ctx->nr_events;
 999         if (head <= tail)
1000                 events_in_ring = tail - head;
1001         else
1002                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
1003
1004         completed = ctx->completed_events;
1005         if (events_in_ring < completed)
1006                 completed -= events_in_ring;
1007         else
1008                 completed = 0;
1009
1010         if (!completed)
1011                 return;
1012
1013         ctx->completed_events -= completed;
1014         put_reqs_available(ctx, completed);
1015 }
1016
1017 /* user_refill_reqs_available
1018  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
1019  *      out of space in the completion ring.
1020  */
1021 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
1022 {
1023         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
1024         if (ctx->completed_events) {
1025                 struct aio_ring *ring;
1026                 unsigned head;
1027
1028                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
1029                  * here, but that's okay since whether we read the old version
1030                  * or the new version, and either will be valid.  The important
1031                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
1032                  * aio_complete() from updating tail by holding
1033                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
1034                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
1035                  * safe/right thing.
1036                  */
1037                 ring = page_address(ctx->ring_pages[0]);
1038                 head = ring->head;
1039
1040                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
1041         }
1042
1043         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
1044 }
1045
1046 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
1047 {
1048         if (__get_reqs_available(ctx))
1049                 return true;
1050         user_refill_reqs_available(ctx);
1051         return __get_reqs_available(ctx);
1052 }
1053
1054 /* aio_get_req
1055  *      Allocate a slot for an aio request.
1056  * Returns NULL if no requests are free.
1057  *
1058  * The refcount is initialized to 2 - one for the async op completion,
1059  * one for the synchronous code that does this.
1060  */
1061 static inline struct aio_kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
1062 {
1063         struct aio_kiocb *req;
1064
1065         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL);
1066         if (unlikely(!req))
1067                 return NULL;
1068
1069         if (unlikely(!get_reqs_available(ctx))) {
1070                 kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
1071                 return NULL;
1072         }
1073
1074         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
1075         req->ki_ctx = ctx;
1076         INIT_LIST_HEAD(&req->ki_list);
1077         refcount_set(&req->ki_refcnt, 2);
1078         req->ki_eventfd = NULL;
1079         return req;
1080 }
1081
1082 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
1083 {
1084         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
1085         struct mm_struct *mm = current->mm;
1086         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
1087         struct kioctx_table *table;
1088         unsigned id;
1089
1090         if (get_user(id, &ring->id))
1091                 return NULL;
1092
1093         rcu_read_lock();
1094         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
1095
1096         if (!table || id >= table->nr)
1097                 goto out;
1098
1099         id = array_index_nospec(id, table->nr);
1100         ctx = rcu_dereference(table->table[id]);
1101         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
1102                 if (percpu_ref_tryget_live(&ctx->users))
1103                         ret = ctx;
1104         }
1105 out:
1106         rcu_read_unlock();
1107         return ret;
1108 }
1109
1110 static inline void iocb_destroy(struct aio_kiocb *iocb)
1111 {
1112         if (iocb->ki_eventfd)
1113                 eventfd_ctx_put(iocb->ki_eventfd);
1114         if (iocb->ki_filp)
1115                 fput(iocb->ki_filp);
1116         percpu_ref_put(&iocb->ki_ctx->reqs);
1117         kmem_cache_free(kiocb_cachep, iocb);
1118 }
1119
1120 /* aio_complete
1121  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
1122  */
1123 static void aio_complete(struct aio_kiocb *iocb)
1124 {
1125         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
1126         struct aio_ring *ring;
1127         struct io_event *ev_page, *event;
1128         unsigned tail, pos, head;
1129         unsigned long   flags;
1130
1131         /*
1132          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1133          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1134          * pointer since we might be called from irq context.
1135          */
1136         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1137
1138         tail = ctx->tail;
1139         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1140
1141         if (++tail >= ctx->nr_events)
1142                 tail = 0;
1143
1144         ev_page = page_address(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1145         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1146
1147         *event = iocb->ki_res;
1148
1149         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1150
1151         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %Lx %Lx\n", ctx, tail, iocb,
1152                  (void __user *)(unsigned long)iocb->ki_res.obj,
1153                  iocb->ki_res.data, iocb->ki_res.res, iocb->ki_res.res2);
1154
1155         /* after flagging the request as done, we
1156          * must never even look at it again
1157          */
1158         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1159
1160         ctx->tail = tail;
1161
1162         ring = page_address(ctx->ring_pages[0]);
1163         head = ring->head;
1164         ring->tail = tail;
1165         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1166
1167         ctx->completed_events++;
1168         if (ctx->completed_events > 1)
1169                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1170         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1171
1172         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1173
1174         /*
1175          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1176          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1177          * from IRQ context.
1178          */
1179         if (iocb->ki_eventfd)
1180                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1181
1182         /*
1183          * We have to order our ring_info tail store above and test
1184          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1185          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1186          * ordered with the unlocked test.
1187          */
1188         smp_mb();
1189
1190         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1191                 wake_up(&ctx->wait);
1192 }
1193
1194 static inline void iocb_put(struct aio_kiocb *iocb)
1195 {
1196         if (refcount_dec_and_test(&iocb->ki_refcnt)) {
1197                 aio_complete(iocb);
1198                 iocb_destroy(iocb);
1199         }
1200 }
1201
1202 /* aio_read_events_ring
1203  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1204  *      events fetched
1205  */
1206 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1207                                  struct io_event __user *event, long nr)
1208 {
1209         struct aio_ring *ring;
1210         unsigned head, tail, pos;
1211         long ret = 0;
1212         int copy_ret;
1213
1214         /*
1215          * The mutex can block and wake us up and that will cause
1216          * wait_event_interruptible_hrtimeout() to schedule without sleeping
1217          * and repeat. This should be rare enough that it doesn't cause
1218          * peformance issues. See the comment in read_events() for more detail.
1219          */
1220         sched_annotate_sleep();
1221         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1222
1223         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1224         ring = page_address(ctx->ring_pages[0]);
1225         head = ring->head;
1226         tail = ring->tail;
1227
1228         /*
1229          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1230          * we also see the events that were stored up to the tail.
1231          */
1232         smp_rmb();
1233
1234         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1235
1236         if (head == tail)
1237                 goto out;
1238
1239         head %= ctx->nr_events;
1240         tail %= ctx->nr_events;
1241
1242         while (ret < nr) {
1243                 long avail;
1244                 struct io_event *ev;
1245                 struct page *page;
1246
1247                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1248                 if (head == tail)
1249                         break;
1250
1251                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1252                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1253                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1254
1255                 avail = min(avail, nr - ret);
1256                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE - pos);
1257
1258                 ev = page_address(page);
1259                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1260                                         sizeof(*ev) * avail);
1261
1262                 if (unlikely(copy_ret)) {
1263                         ret = -EFAULT;
1264                         goto out;
1265                 }
1266
1267                 ret += avail;
1268                 head += avail;
1269                 head %= ctx->nr_events;
1270         }
1271
1272         ring = page_address(ctx->ring_pages[0]);
1273         ring->head = head;
1274         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1275
1276         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1277 out:
1278         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1279
1280         return ret;
1281 }
1282
1283 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1284                             struct io_event __user *event, long *i)
1285 {
1286         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1287
1288         if (ret > 0)
1289                 *i += ret;
1290
1291         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1292                 ret = -EINVAL;
1293
1294         if (!*i)
1295                 *i = ret;
1296
1297         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1298 }
1299
1300 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1301                         struct io_event __user *event,
1302                         ktime_t until)
1303 {
1304         long ret = 0;
1305
1306         /*
1307          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1308          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1309          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1310          *
1311          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1312          * the task state back to TASK_RUNNING.
1313          *
1314          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1315          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1316          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1317          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1318          * something to be aware of when touching this code.
1319          */
1320         if (until == 0)
1321                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret);
1322         else
1323                 wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1324                                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret),
1325                                 until);
1326         return ret;
1327 }
1328
1329 /* sys_io_setup:
1330  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1331  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1332  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1333  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1334  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1335  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1336  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1337  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1338  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1339  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1340  *      implemented.
1341  */
1342 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1343 {
1344         struct kioctx *ioctx = NULL;
1345         unsigned long ctx;
1346         long ret;
1347
1348         ret = get_user(ctx, ctxp);
1349         if (unlikely(ret))
1350                 goto out;
1351
1352         ret = -EINVAL;
1353         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1354                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1355                          ctx, nr_events);
1356                 goto out;
1357         }
1358
1359         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1360         ret = PTR_ERR(ioctx);
1361         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1362                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1363                 if (ret)
1364                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1365                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1366         }
1367
1368 out:
1369         return ret;
1370 }
1371
1372 #ifdef CONFIG_COMPAT
1373 COMPAT_SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, u32 __user *, ctx32p)
1374 {
1375         struct kioctx *ioctx = NULL;
1376         unsigned long ctx;
1377         long ret;
1378
1379         ret = get_user(ctx, ctx32p);
1380         if (unlikely(ret))
1381                 goto out;
1382
1383         ret = -EINVAL;
1384         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1385                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1386                          ctx, nr_events);
1387                 goto out;
1388         }
1389
1390         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1391         ret = PTR_ERR(ioctx);
1392         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1393                 /* truncating is ok because it's a user address */
1394                 ret = put_user((u32)ioctx->user_id, ctx32p);
1395                 if (ret)
1396                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1397                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1398         }
1399
1400 out:
1401         return ret;
1402 }
1403 #endif
1404
1405 /* sys_io_destroy:
1406  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1407  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1408  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1409  *      is invalid.
1410  */
1411 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1412 {
1413         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1414         if (likely(NULL != ioctx)) {
1415                 struct ctx_rq_wait wait;
1416                 int ret;
1417
1418                 init_completion(&wait.comp);
1419                 atomic_set(&wait.count, 1);
1420
1421                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1422                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1423                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1424                  */
1425                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &wait);
1426                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1427
1428                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1429                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1430                  * is destroyed.
1431                  */
1432                 if (!ret)
1433                         wait_for_completion(&wait.comp);
1434
1435                 return ret;
1436         }
1437         pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1438         return -EINVAL;
1439 }
1440
1441 static void aio_remove_iocb(struct aio_kiocb *iocb)
1442 {
1443         struct kioctx *ctx = iocb->ki_ctx;
1444         unsigned long flags;
1445
1446         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1447         list_del(&iocb->ki_list);
1448         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1449 }
1450
1451 static void aio_complete_rw(struct kiocb *kiocb, long res)
1452 {
1453         struct aio_kiocb *iocb = container_of(kiocb, struct aio_kiocb, rw);
1454
1455         if (!list_empty_careful(&iocb->ki_list))
1456                 aio_remove_iocb(iocb);
1457
1458         if (kiocb->ki_flags & IOCB_WRITE) {
1459                 struct inode *inode = file_inode(kiocb->ki_filp);
1460
1461                 if (S_ISREG(inode->i_mode))
1462                         kiocb_end_write(kiocb);
1463         }
1464
1465         iocb->ki_res.res = res;
1466         iocb->ki_res.res2 = 0;
1467         iocb_put(iocb);
1468 }
1469
1470 static int aio_prep_rw(struct kiocb *req, const struct iocb *iocb)
1471 {
1472         int ret;
1473
1474         req->ki_complete = aio_complete_rw;
1475         req->private = NULL;
1476         req->ki_pos = iocb->aio_offset;
1477         req->ki_flags = req->ki_filp->f_iocb_flags | IOCB_AIO_RW;
1478         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD)
1479                 req->ki_flags |= IOCB_EVENTFD;
1480         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_IOPRIO) {
1481                 /*
1482                  * If the IOCB_FLAG_IOPRIO flag of aio_flags is set, then
1483                  * aio_reqprio is interpreted as an I/O scheduling
1484                  * class and priority.
1485                  */
1486                 ret = ioprio_check_cap(iocb->aio_reqprio);
1487                 if (ret) {
1488                         pr_debug("aio ioprio check cap error: %d\n", ret);
1489                         return ret;
1490                 }
1491
1492                 req->ki_ioprio = iocb->aio_reqprio;
1493         } else
1494                 req->ki_ioprio = get_current_ioprio();
1495
1496         ret = kiocb_set_rw_flags(req, iocb->aio_rw_flags);
1497         if (unlikely(ret))
1498                 return ret;
1499
1500         req->ki_flags &= ~IOCB_HIPRI; /* no one is going to poll for this I/O */
1501         return 0;
1502 }
1503
1504 static ssize_t aio_setup_rw(int rw, const struct iocb *iocb,
1505                 struct iovec **iovec, bool vectored, bool compat,
1506                 struct iov_iter *iter)
1507 {
1508         void __user *buf = (void __user *)(uintptr_t)iocb->aio_buf;
1509         size_t len = iocb->aio_nbytes;
1510
1511         if (!vectored) {
1512                 ssize_t ret = import_single_range(rw, buf, len, *iovec, iter);
1513                 *iovec = NULL;
1514                 return ret;
1515         }
1516
1517         return __import_iovec(rw, buf, len, UIO_FASTIOV, iovec, iter, compat);
1518 }
1519
1520 static inline void aio_rw_done(struct kiocb *req, ssize_t ret)
1521 {
1522         switch (ret) {
1523         case -EIOCBQUEUED:
1524                 break;
1525         case -ERESTARTSYS:
1526         case -ERESTARTNOINTR:
1527         case -ERESTARTNOHAND:
1528         case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
1529                 /*
1530                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1531                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1532                  */
1533                 ret = -EINTR;
1534                 fallthrough;
1535         default:
1536                 req->ki_complete(req, ret);
1537         }
1538 }
1539
1540 static int aio_read(struct kiocb *req, const struct iocb *iocb,
1541                         bool vectored, bool compat)
1542 {
1543         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1544         struct iov_iter iter;
1545         struct file *file;
1546         int ret;
1547
1548         ret = aio_prep_rw(req, iocb);
1549         if (ret)
1550                 return ret;
1551         file = req->ki_filp;
1552         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_READ)))
1553                 return -EBADF;
1554         if (unlikely(!file->f_op->read_iter))
1555                 return -EINVAL;
1556
1557         ret = aio_setup_rw(ITER_DEST, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1558         if (ret < 0)
1559                 return ret;
1560         ret = rw_verify_area(READ, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1561         if (!ret)
1562                 aio_rw_done(req, call_read_iter(file, req, &iter));
1563         kfree(iovec);
1564         return ret;
1565 }
1566
1567 static int aio_write(struct kiocb *req, const struct iocb *iocb,
1568                          bool vectored, bool compat)
1569 {
1570         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1571         struct iov_iter iter;
1572         struct file *file;
1573         int ret;
1574
1575         ret = aio_prep_rw(req, iocb);
1576         if (ret)
1577                 return ret;
1578         file = req->ki_filp;
1579
1580         if (unlikely(!(file->f_mode & FMODE_WRITE)))
1581                 return -EBADF;
1582         if (unlikely(!file->f_op->write_iter))
1583                 return -EINVAL;
1584
1585         ret = aio_setup_rw(ITER_SOURCE, iocb, &iovec, vectored, compat, &iter);
1586         if (ret < 0)
1587                 return ret;
1588         ret = rw_verify_area(WRITE, file, &req->ki_pos, iov_iter_count(&iter));
1589         if (!ret) {
1590                 if (S_ISREG(file_inode(file)->i_mode))
1591                         kiocb_start_write(req);
1592                 req->ki_flags |= IOCB_WRITE;
1593                 aio_rw_done(req, call_write_iter(file, req, &iter));
1594         }
1595         kfree(iovec);
1596         return ret;
1597 }
1598
1599 static void aio_fsync_work(struct work_struct *work)
1600 {
1601         struct aio_kiocb *iocb = container_of(work, struct aio_kiocb, fsync.work);
1602         const struct cred *old_cred = override_creds(iocb->fsync.creds);
1603
1604         iocb->ki_res.res = vfs_fsync(iocb->fsync.file, iocb->fsync.datasync);
1605         revert_creds(old_cred);
1606         put_cred(iocb->fsync.creds);
1607         iocb_put(iocb);
1608 }
1609
1610 static int aio_fsync(struct fsync_iocb *req, const struct iocb *iocb,
1611                      bool datasync)
1612 {
1613         if (unlikely(iocb->aio_buf || iocb->aio_offset || iocb->aio_nbytes ||
1614                         iocb->aio_rw_flags))
1615                 return -EINVAL;
1616
1617         if (unlikely(!req->file->f_op->fsync))
1618                 return -EINVAL;
1619
1620         req->creds = prepare_creds();
1621         if (!req->creds)
1622                 return -ENOMEM;
1623
1624         req->datasync = datasync;
1625         INIT_WORK(&req->work, aio_fsync_work);
1626         schedule_work(&req->work);
1627         return 0;
1628 }
1629
1630 static void aio_poll_put_work(struct work_struct *work)
1631 {
1632         struct poll_iocb *req = container_of(work, struct poll_iocb, work);
1633         struct aio_kiocb *iocb = container_of(req, struct aio_kiocb, poll);
1634
1635         iocb_put(iocb);
1636 }
1637
1638 /*
1639  * Safely lock the waitqueue which the request is on, synchronizing with the
1640  * case where the ->poll() provider decides to free its waitqueue early.
1641  *
1642  * Returns true on success, meaning that req->head->lock was locked, req->wait
1643  * is on req->head, and an RCU read lock was taken.  Returns false if the
1644  * request was already removed from its waitqueue (which might no longer exist).
1645  */
1646 static bool poll_iocb_lock_wq(struct poll_iocb *req)
1647 {
1648         wait_queue_head_t *head;
1649
1650         /*
1651          * While we hold the waitqueue lock and the waitqueue is nonempty,
1652          * wake_up_pollfree() will wait for us.  However, taking the waitqueue
1653          * lock in the first place can race with the waitqueue being freed.
1654          *
1655          * We solve this as eventpoll does: by taking advantage of the fact that
1656          * all users of wake_up_pollfree() will RCU-delay the actual free.  If
1657          * we enter rcu_read_lock() and see that the pointer to the queue is
1658          * non-NULL, we can then lock it without the memory being freed out from
1659          * under us, then check whether the request is still on the queue.
1660          *
1661          * Keep holding rcu_read_lock() as long as we hold the queue lock, in
1662          * case the caller deletes the entry from the queue, leaving it empty.
1663          * In that case, only RCU prevents the queue memory from being freed.
1664          */
1665         rcu_read_lock();
1666         head = smp_load_acquire(&req->head);
1667         if (head) {
1668                 spin_lock(&head->lock);
1669                 if (!list_empty(&req->wait.entry))
1670                         return true;
1671                 spin_unlock(&head->lock);
1672         }
1673         rcu_read_unlock();
1674         return false;
1675 }
1676
1677 static void poll_iocb_unlock_wq(struct poll_iocb *req)
1678 {
1679         spin_unlock(&req->head->lock);
1680         rcu_read_unlock();
1681 }
1682
1683 static void aio_poll_complete_work(struct work_struct *work)
1684 {
1685         struct poll_iocb *req = container_of(work, struct poll_iocb, work);
1686         struct aio_kiocb *iocb = container_of(req, struct aio_kiocb, poll);
1687         struct poll_table_struct pt = { ._key = req->events };
1688         struct kioctx *ctx = iocb->ki_ctx;
1689         __poll_t mask = 0;
1690
1691         if (!READ_ONCE(req->cancelled))
1692                 mask = vfs_poll(req->file, &pt) & req->events;
1693
1694         /*
1695          * Note that ->ki_cancel callers also delete iocb from active_reqs after
1696          * calling ->ki_cancel.  We need the ctx_lock roundtrip here to
1697          * synchronize with them.  In the cancellation case the list_del_init
1698          * itself is not actually needed, but harmless so we keep it in to
1699          * avoid further branches in the fast path.
1700          */
1701         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1702         if (poll_iocb_lock_wq(req)) {
1703                 if (!mask && !READ_ONCE(req->cancelled)) {
1704                         /*
1705                          * The request isn't actually ready to be completed yet.
1706                          * Reschedule completion if another wakeup came in.
1707                          */
1708                         if (req->work_need_resched) {
1709                                 schedule_work(&req->work);
1710                                 req->work_need_resched = false;
1711                         } else {
1712                                 req->work_scheduled = false;
1713                         }
1714                         poll_iocb_unlock_wq(req);
1715                         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1716                         return;
1717                 }
1718                 list_del_init(&req->wait.entry);
1719                 poll_iocb_unlock_wq(req);
1720         } /* else, POLLFREE has freed the waitqueue, so we must complete */
1721         list_del_init(&iocb->ki_list);
1722         iocb->ki_res.res = mangle_poll(mask);
1723         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1724
1725         iocb_put(iocb);
1726 }
1727
1728 /* assumes we are called with irqs disabled */
1729 static int aio_poll_cancel(struct kiocb *iocb)
1730 {
1731         struct aio_kiocb *aiocb = container_of(iocb, struct aio_kiocb, rw);
1732         struct poll_iocb *req = &aiocb->poll;
1733
1734         if (poll_iocb_lock_wq(req)) {
1735                 WRITE_ONCE(req->cancelled, true);
1736                 if (!req->work_scheduled) {
1737                         schedule_work(&aiocb->poll.work);
1738                         req->work_scheduled = true;
1739                 }
1740                 poll_iocb_unlock_wq(req);
1741         } /* else, the request was force-cancelled by POLLFREE already */
1742
1743         return 0;
1744 }
1745
1746 static int aio_poll_wake(struct wait_queue_entry *wait, unsigned mode, int sync,
1747                 void *key)
1748 {
1749         struct poll_iocb *req = container_of(wait, struct poll_iocb, wait);
1750         struct aio_kiocb *iocb = container_of(req, struct aio_kiocb, poll);
1751         __poll_t mask = key_to_poll(key);
1752         unsigned long flags;
1753
1754         /* for instances that support it check for an event match first: */
1755         if (mask && !(mask & req->events))
1756                 return 0;
1757
1758         /*
1759          * Complete the request inline if possible.  This requires that three
1760          * conditions be met:
1761          *   1. An event mask must have been passed.  If a plain wakeup was done
1762          *      instead, then mask == 0 and we have to call vfs_poll() to get
1763          *      the events, so inline completion isn't possible.
1764          *   2. The completion work must not have already been scheduled.
1765          *   3. ctx_lock must not be busy.  We have to use trylock because we
1766          *      already hold the waitqueue lock, so this inverts the normal
1767          *      locking order.  Use irqsave/irqrestore because not all
1768          *      filesystems (e.g. fuse) call this function with IRQs disabled,
1769          *      yet IRQs have to be disabled before ctx_lock is obtained.
1770          */
1771         if (mask && !req->work_scheduled &&
1772             spin_trylock_irqsave(&iocb->ki_ctx->ctx_lock, flags)) {
1773                 struct kioctx *ctx = iocb->ki_ctx;
1774
1775                 list_del_init(&req->wait.entry);
1776                 list_del(&iocb->ki_list);
1777                 iocb->ki_res.res = mangle_poll(mask);
1778                 if (iocb->ki_eventfd && !eventfd_signal_allowed()) {
1779                         iocb = NULL;
1780                         INIT_WORK(&req->work, aio_poll_put_work);
1781                         schedule_work(&req->work);
1782                 }
1783                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1784                 if (iocb)
1785                         iocb_put(iocb);
1786         } else {
1787                 /*
1788                  * Schedule the completion work if needed.  If it was already
1789                  * scheduled, record that another wakeup came in.
1790                  *
1791                  * Don't remove the request from the waitqueue here, as it might
1792                  * not actually be complete yet (we won't know until vfs_poll()
1793                  * is called), and we must not miss any wakeups.  POLLFREE is an
1794                  * exception to this; see below.
1795                  */
1796                 if (req->work_scheduled) {
1797                         req->work_need_resched = true;
1798                 } else {
1799                         schedule_work(&req->work);
1800                         req->work_scheduled = true;
1801                 }
1802
1803                 /*
1804                  * If the waitqueue is being freed early but we can't complete
1805                  * the request inline, we have to tear down the request as best
1806                  * we can.  That means immediately removing the request from its
1807                  * waitqueue and preventing all further accesses to the
1808                  * waitqueue via the request.  We also need to schedule the
1809                  * completion work (done above).  Also mark the request as
1810                  * cancelled, to potentially skip an unneeded call to ->poll().
1811                  */
1812                 if (mask & POLLFREE) {
1813                         WRITE_ONCE(req->cancelled, true);
1814                         list_del_init(&req->wait.entry);
1815
1816                         /*
1817                          * Careful: this *must* be the last step, since as soon
1818                          * as req->head is NULL'ed out, the request can be
1819                          * completed and freed, since aio_poll_complete_work()
1820                          * will no longer need to take the waitqueue lock.
1821                          */
1822                         smp_store_release(&req->head, NULL);
1823                 }
1824         }
1825         return 1;
1826 }
1827
1828 struct aio_poll_table {
1829         struct poll_table_struct        pt;
1830         struct aio_kiocb                *iocb;
1831         bool                            queued;
1832         int                             error;
1833 };
1834
1835 static void
1836 aio_poll_queue_proc(struct file *file, struct wait_queue_head *head,
1837                 struct poll_table_struct *p)
1838 {
1839         struct aio_poll_table *pt = container_of(p, struct aio_poll_table, pt);
1840
1841         /* multiple wait queues per file are not supported */
1842         if (unlikely(pt->queued)) {
1843                 pt->error = -EINVAL;
1844                 return;
1845         }
1846
1847         pt->queued = true;
1848         pt->error = 0;
1849         pt->iocb->poll.head = head;
1850         add_wait_queue(head, &pt->iocb->poll.wait);
1851 }
1852
1853 static int aio_poll(struct aio_kiocb *aiocb, const struct iocb *iocb)
1854 {
1855         struct kioctx *ctx = aiocb->ki_ctx;
1856         struct poll_iocb *req = &aiocb->poll;
1857         struct aio_poll_table apt;
1858         bool cancel = false;
1859         __poll_t mask;
1860
1861         /* reject any unknown events outside the normal event mask. */
1862         if ((u16)iocb->aio_buf != iocb->aio_buf)
1863                 return -EINVAL;
1864         /* reject fields that are not defined for poll */
1865         if (iocb->aio_offset || iocb->aio_nbytes || iocb->aio_rw_flags)
1866                 return -EINVAL;
1867
1868         INIT_WORK(&req->work, aio_poll_complete_work);
1869         req->events = demangle_poll(iocb->aio_buf) | EPOLLERR | EPOLLHUP;
1870
1871         req->head = NULL;
1872         req->cancelled = false;
1873         req->work_scheduled = false;
1874         req->work_need_resched = false;
1875
1876         apt.pt._qproc = aio_poll_queue_proc;
1877         apt.pt._key = req->events;
1878         apt.iocb = aiocb;
1879         apt.queued = false;
1880         apt.error = -EINVAL; /* same as no support for IOCB_CMD_POLL */
1881
1882         /* initialized the list so that we can do list_empty checks */
1883         INIT_LIST_HEAD(&req->wait.entry);
1884         init_waitqueue_func_entry(&req->wait, aio_poll_wake);
1885
1886         mask = vfs_poll(req->file, &apt.pt) & req->events;
1887         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1888         if (likely(apt.queued)) {
1889                 bool on_queue = poll_iocb_lock_wq(req);
1890
1891                 if (!on_queue || req->work_scheduled) {
1892                         /*
1893                          * aio_poll_wake() already either scheduled the async
1894                          * completion work, or completed the request inline.
1895                          */
1896                         if (apt.error) /* unsupported case: multiple queues */
1897                                 cancel = true;
1898                         apt.error = 0;
1899                         mask = 0;
1900                 }
1901                 if (mask || apt.error) {
1902                         /* Steal to complete synchronously. */
1903                         list_del_init(&req->wait.entry);
1904                 } else if (cancel) {
1905                         /* Cancel if possible (may be too late though). */
1906                         WRITE_ONCE(req->cancelled, true);
1907                 } else if (on_queue) {
1908                         /*
1909                          * Actually waiting for an event, so add the request to
1910                          * active_reqs so that it can be cancelled if needed.
1911                          */
1912                         list_add_tail(&aiocb->ki_list, &ctx->active_reqs);
1913                         aiocb->ki_cancel = aio_poll_cancel;
1914                 }
1915                 if (on_queue)
1916                         poll_iocb_unlock_wq(req);
1917         }
1918         if (mask) { /* no async, we'd stolen it */
1919                 aiocb->ki_res.res = mangle_poll(mask);
1920                 apt.error = 0;
1921         }
1922         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1923         if (mask)
1924                 iocb_put(aiocb);
1925         return apt.error;
1926 }
1927
1928 static int __io_submit_one(struct kioctx *ctx, const struct iocb *iocb,
1929                            struct iocb __user *user_iocb, struct aio_kiocb *req,
1930                            bool compat)
1931 {
1932         req->ki_filp = fget(iocb->aio_fildes);
1933         if (unlikely(!req->ki_filp))
1934                 return -EBADF;
1935
1936         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1937                 struct eventfd_ctx *eventfd;
1938                 /*
1939                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1940                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1941                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1942                  * event using the eventfd_signal() function.
1943                  */
1944                 eventfd = eventfd_ctx_fdget(iocb->aio_resfd);
1945                 if (IS_ERR(eventfd))
1946                         return PTR_ERR(eventfd);
1947
1948                 req->ki_eventfd = eventfd;
1949         }
1950
1951         if (unlikely(put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key))) {
1952                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1953                 return -EFAULT;
1954         }
1955
1956         req->ki_res.obj = (u64)(unsigned long)user_iocb;
1957         req->ki_res.data = iocb->aio_data;
1958         req->ki_res.res = 0;
1959         req->ki_res.res2 = 0;
1960
1961         switch (iocb->aio_lio_opcode) {
1962         case IOCB_CMD_PREAD:
1963                 return aio_read(&req->rw, iocb, false, compat);
1964         case IOCB_CMD_PWRITE:
1965                 return aio_write(&req->rw, iocb, false, compat);
1966         case IOCB_CMD_PREADV:
1967                 return aio_read(&req->rw, iocb, true, compat);
1968         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1969                 return aio_write(&req->rw, iocb, true, compat);
1970         case IOCB_CMD_FSYNC:
1971                 return aio_fsync(&req->fsync, iocb, false);
1972         case IOCB_CMD_FDSYNC:
1973                 return aio_fsync(&req->fsync, iocb, true);
1974         case IOCB_CMD_POLL:
1975                 return aio_poll(req, iocb);
1976         default:
1977                 pr_debug("invalid aio operation %d\n", iocb->aio_lio_opcode);
1978                 return -EINVAL;
1979         }
1980 }
1981
1982 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1983                          bool compat)
1984 {
1985         struct aio_kiocb *req;
1986         struct iocb iocb;
1987         int err;
1988
1989         if (unlikely(copy_from_user(&iocb, user_iocb, sizeof(iocb))))
1990                 return -EFAULT;
1991
1992         /* enforce forwards compatibility on users */
1993         if (unlikely(iocb.aio_reserved2)) {
1994                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1995                 return -EINVAL;
1996         }
1997
1998         /* prevent overflows */
1999         if (unlikely(
2000             (iocb.aio_buf != (unsigned long)iocb.aio_buf) ||
2001             (iocb.aio_nbytes != (size_t)iocb.aio_nbytes) ||
2002             ((ssize_t)iocb.aio_nbytes < 0)
2003            )) {
2004                 pr_debug("EINVAL: overflow check\n");
2005                 return -EINVAL;
2006         }
2007
2008         req = aio_get_req(ctx);
2009         if (unlikely(!req))
2010                 return -EAGAIN;
2011
2012         err = __io_submit_one(ctx, &iocb, user_iocb, req, compat);
2013
2014         /* Done with the synchronous reference */
2015         iocb_put(req);
2016
2017         /*
2018          * If err is 0, we'd either done aio_complete() ourselves or have
2019          * arranged for that to be done asynchronously.  Anything non-zero
2020          * means that we need to destroy req ourselves.
2021          */
2022         if (unlikely(err)) {
2023                 iocb_destroy(req);
2024                 put_reqs_available(ctx, 1);
2025         }
2026         return err;
2027 }
2028
2029 /* sys_io_submit:
2030  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
2031  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
2032  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
2033  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
2034  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
2035  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
2036  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
2037  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
2038  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
2039  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
2040  */
2041 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
2042                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
2043 {
2044         struct kioctx *ctx;
2045         long ret = 0;
2046         int i = 0;
2047         struct blk_plug plug;
2048
2049         if (unlikely(nr < 0))
2050                 return -EINVAL;
2051
2052         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
2053         if (unlikely(!ctx)) {
2054                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
2055                 return -EINVAL;
2056         }
2057
2058         if (nr > ctx->nr_events)
2059                 nr = ctx->nr_events;
2060
2061         if (nr > AIO_PLUG_THRESHOLD)
2062                 blk_start_plug(&plug);
2063         for (i = 0; i < nr; i++) {
2064                 struct iocb __user *user_iocb;
2065
2066                 if (unlikely(get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
2067                         ret = -EFAULT;
2068                         break;
2069                 }
2070
2071                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, false);
2072                 if (ret)
2073                         break;
2074         }
2075         if (nr > AIO_PLUG_THRESHOLD)
2076                 blk_finish_plug(&plug);
2077
2078         percpu_ref_put(&ctx->users);
2079         return i ? i : ret;
2080 }
2081
2082 #ifdef CONFIG_COMPAT
2083 COMPAT_SYSCALL_DEFINE3(io_submit, compat_aio_context_t, ctx_id,
2084                        int, nr, compat_uptr_t __user *, iocbpp)
2085 {
2086         struct kioctx *ctx;
2087         long ret = 0;
2088         int i = 0;
2089         struct blk_plug plug;
2090
2091         if (unlikely(nr < 0))
2092                 return -EINVAL;
2093
2094         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
2095         if (unlikely(!ctx)) {
2096                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
2097                 return -EINVAL;
2098         }
2099
2100         if (nr > ctx->nr_events)
2101                 nr = ctx->nr_events;
2102
2103         if (nr > AIO_PLUG_THRESHOLD)
2104                 blk_start_plug(&plug);
2105         for (i = 0; i < nr; i++) {
2106                 compat_uptr_t user_iocb;
2107
2108                 if (unlikely(get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
2109                         ret = -EFAULT;
2110                         break;
2111                 }
2112
2113                 ret = io_submit_one(ctx, compat_ptr(user_iocb), true);
2114                 if (ret)
2115                         break;
2116         }
2117         if (nr > AIO_PLUG_THRESHOLD)
2118                 blk_finish_plug(&plug);
2119
2120         percpu_ref_put(&ctx->users);
2121         return i ? i : ret;
2122 }
2123 #endif
2124
2125 /* sys_io_cancel:
2126  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
2127  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
2128  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
2129  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
2130  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
2131  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
2132  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
2133  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
2134  */
2135 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
2136                 struct io_event __user *, result)
2137 {
2138         struct kioctx *ctx;
2139         struct aio_kiocb *kiocb;
2140         int ret = -EINVAL;
2141         u32 key;
2142         u64 obj = (u64)(unsigned long)iocb;
2143
2144         if (unlikely(get_user(key, &iocb->aio_key)))
2145                 return -EFAULT;
2146         if (unlikely(key != KIOCB_KEY))
2147                 return -EINVAL;
2148
2149         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
2150         if (unlikely(!ctx))
2151                 return -EINVAL;
2152
2153         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
2154         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
2155         list_for_each_entry(kiocb, &ctx->active_reqs, ki_list) {
2156                 if (kiocb->ki_res.obj == obj) {
2157                         ret = kiocb->ki_cancel(&kiocb->rw);
2158                         list_del_init(&kiocb->ki_list);
2159                         break;
2160                 }
2161         }
2162         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
2163
2164         if (!ret) {
2165                 /*
2166                  * The result argument is no longer used - the io_event is
2167                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
2168                  * cancellation is progress:
2169                  */
2170                 ret = -EINPROGRESS;
2171         }
2172
2173         percpu_ref_put(&ctx->users);
2174
2175         return ret;
2176 }
2177
2178 static long do_io_getevents(aio_context_t ctx_id,
2179                 long min_nr,
2180                 long nr,
2181                 struct io_event __user *events,
2182                 struct timespec64 *ts)
2183 {
2184         ktime_t until = ts ? timespec64_to_ktime(*ts) : KTIME_MAX;
2185         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
2186         long ret = -EINVAL;
2187
2188         if (likely(ioctx)) {
2189                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
2190                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, until);
2191                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
2192         }
2193
2194         return ret;
2195 }
2196
2197 /* io_getevents:
2198  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
2199  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
2200  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
2201  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
2202  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
2203  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
2204  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
2205  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
2206  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
2207  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
2208  */
2209 #ifdef CONFIG_64BIT
2210
2211 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
2212                 long, min_nr,
2213                 long, nr,
2214                 struct io_event __user *, events,
2215                 struct __kernel_timespec __user *, timeout)
2216 {
2217         struct timespec64       ts;
2218         int                     ret;
2219
2220         if (timeout && unlikely(get_timespec64(&ts, timeout)))
2221                 return -EFAULT;
2222
2223         ret = do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &ts : NULL);
2224         if (!ret && signal_pending(current))
2225                 ret = -EINTR;
2226         return ret;
2227 }
2228
2229 #endif
2230
2231 struct __aio_sigset {
2232         const sigset_t __user   *sigmask;
2233         size_t          sigsetsize;
2234 };
2235
2236 SYSCALL_DEFINE6(io_pgetevents,
2237                 aio_context_t, ctx_id,
2238                 long, min_nr,
2239                 long, nr,
2240                 struct io_event __user *, events,
2241                 struct __kernel_timespec __user *, timeout,
2242                 const struct __aio_sigset __user *, usig)
2243 {
2244         struct __aio_sigset     ksig = { NULL, };
2245         struct timespec64       ts;
2246         bool interrupted;
2247         int ret;
2248
2249         if (timeout && unlikely(get_timespec64(&ts, timeout)))
2250                 return -EFAULT;
2251
2252         if (usig && copy_from_user(&ksig, usig, sizeof(ksig)))
2253                 return -EFAULT;
2254
2255         ret = set_user_sigmask(ksig.sigmask, ksig.sigsetsize);
2256         if (ret)
2257                 return ret;
2258
2259         ret = do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &ts : NULL);
2260
2261         interrupted = signal_pending(current);
2262         restore_saved_sigmask_unless(interrupted);
2263         if (interrupted && !ret)
2264                 ret = -ERESTARTNOHAND;
2265
2266         return ret;
2267 }
2268
2269 #if defined(CONFIG_COMPAT_32BIT_TIME) && !defined(CONFIG_64BIT)
2270
2271 SYSCALL_DEFINE6(io_pgetevents_time32,
2272                 aio_context_t, ctx_id,
2273                 long, min_nr,
2274                 long, nr,
2275                 struct io_event __user *, events,
2276                 struct old_timespec32 __user *, timeout,
2277                 const struct __aio_sigset __user *, usig)
2278 {
2279         struct __aio_sigset     ksig = { NULL, };
2280         struct timespec64       ts;
2281         bool interrupted;
2282         int ret;
2283
2284         if (timeout && unlikely(get_old_timespec32(&ts, timeout)))
2285                 return -EFAULT;
2286
2287         if (usig && copy_from_user(&ksig, usig, sizeof(ksig)))
2288                 return -EFAULT;
2289
2290
2291         ret = set_user_sigmask(ksig.sigmask, ksig.sigsetsize);
2292         if (ret)
2293                 return ret;
2294
2295         ret = do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &ts : NULL);
2296
2297         interrupted = signal_pending(current);
2298         restore_saved_sigmask_unless(interrupted);
2299         if (interrupted && !ret)
2300                 ret = -ERESTARTNOHAND;
2301
2302         return ret;
2303 }
2304
2305 #endif
2306
2307 #if defined(CONFIG_COMPAT_32BIT_TIME)
2308
2309 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents_time32, __u32, ctx_id,
2310                 __s32, min_nr,
2311                 __s32, nr,
2312                 struct io_event __user *, events,
2313                 struct old_timespec32 __user *, timeout)
2314 {
2315         struct timespec64 t;
2316         int ret;
2317
2318         if (timeout && get_old_timespec32(&t, timeout))
2319                 return -EFAULT;
2320
2321         ret = do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &t : NULL);
2322         if (!ret && signal_pending(current))
2323                 ret = -EINTR;
2324         return ret;
2325 }
2326
2327 #endif
2328
2329 #ifdef CONFIG_COMPAT
2330
2331 struct __compat_aio_sigset {
2332         compat_uptr_t           sigmask;
2333         compat_size_t           sigsetsize;
2334 };
2335
2336 #if defined(CONFIG_COMPAT_32BIT_TIME)
2337
2338 COMPAT_SYSCALL_DEFINE6(io_pgetevents,
2339                 compat_aio_context_t, ctx_id,
2340                 compat_long_t, min_nr,
2341                 compat_long_t, nr,
2342                 struct io_event __user *, events,
2343                 struct old_timespec32 __user *, timeout,
2344                 const struct __compat_aio_sigset __user *, usig)
2345 {
2346         struct __compat_aio_sigset ksig = { 0, };
2347         struct timespec64 t;
2348         bool interrupted;
2349         int ret;
2350
2351         if (timeout && get_old_timespec32(&t, timeout))
2352                 return -EFAULT;
2353
2354         if (usig && copy_from_user(&ksig, usig, sizeof(ksig)))
2355                 return -EFAULT;
2356
2357         ret = set_compat_user_sigmask(compat_ptr(ksig.sigmask), ksig.sigsetsize);
2358         if (ret)
2359                 return ret;
2360
2361         ret = do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &t : NULL);
2362
2363         interrupted = signal_pending(current);
2364         restore_saved_sigmask_unless(interrupted);
2365         if (interrupted && !ret)
2366                 ret = -ERESTARTNOHAND;
2367
2368         return ret;
2369 }
2370
2371 #endif
2372
2373 COMPAT_SYSCALL_DEFINE6(io_pgetevents_time64,
2374                 compat_aio_context_t, ctx_id,
2375                 compat_long_t, min_nr,
2376                 compat_long_t, nr,
2377                 struct io_event __user *, events,
2378                 struct __kernel_timespec __user *, timeout,
2379                 const struct __compat_aio_sigset __user *, usig)
2380 {
2381         struct __compat_aio_sigset ksig = { 0, };
2382         struct timespec64 t;
2383         bool interrupted;
2384         int ret;
2385
2386         if (timeout && get_timespec64(&t, timeout))
2387                 return -EFAULT;
2388
2389         if (usig && copy_from_user(&ksig, usig, sizeof(ksig)))
2390                 return -EFAULT;
2391
2392         ret = set_compat_user_sigmask(compat_ptr(ksig.sigmask), ksig.sigsetsize);
2393         if (ret)
2394                 return ret;
2395
2396         ret = do_io_getevents(ctx_id, min_nr, nr, events, timeout ? &t : NULL);
2397
2398         interrupted = signal_pending(current);
2399         restore_saved_sigmask_unless(interrupted);
2400         if (interrupted && !ret)
2401                 ret = -ERESTARTNOHAND;
2402
2403         return ret;
2404 }
2405 #endif