drivers/block/loop.c

   1 /*
   2  *  linux/drivers/block/loop.c
   3  *
   4  *  Written by Theodore Ts'o, 3/29/93
   5  *
   6  * Copyright 1993 by Theodore Ts'o.  Redistribution of this file is
   7  * permitted under the GNU General Public License.
   8  *
   9  * DES encryption plus some minor changes by Werner Almesberger, 30-MAY-1993
  10  * more DES encryption plus IDEA encryption by Nicholas J. Leon, June 20, 1996
  11  *
  12  * Modularized and updated for 1.1.16 kernel - Mitch Dsouza 28th May 1994
  13  * Adapted for 1.3.59 kernel - Andries Brouwer, 1 Feb 1996
  14  *
  15  * Fixed do_loop_request() re-entrancy - Vincent.Renardias@waw.com Mar 20, 1997
  16  *
  17  * Added devfs support - Richard Gooch <rgooch@atnf.csiro.au> 16-Jan-1998
  18  *
  19  * Handle sparse backing files correctly - Kenn Humborg, Jun 28, 1998
  20  *
  21  * Loadable modules and other fixes by AK, 1998
  22  *
  23  * Make real block number available to downstream transfer functions, enables
  24  * CBC (and relatives) mode encryption requiring unique IVs per data block.
  25  * Reed H. Petty, rhp@draper.net
  26  *
  27  * Maximum number of loop devices now dynamic via max_loop module parameter.
  28  * Russell Kroll <rkroll@exploits.org> 19990701
  29  *
  30  * Maximum number of loop devices when compiled-in now selectable by passing
  31  * max_loop=<1-255> to the kernel on boot.
  32  * Erik I. Bolsø, <eriki@himolde.no>, Oct 31, 1999
  33  *
  34  * Completely rewrite request handling to be make_request_fn style and
  35  * non blocking, pushing work to a helper thread. Lots of fixes from
  36  * Al Viro too.
  37  * Jens Axboe <axboe@suse.de>, Nov 2000
  38  *
  39  * Support up to 256 loop devices
  40  * Heinz Mauelshagen <mge@sistina.com>, Feb 2002
  41  *
  42  * Support for falling back on the write file operation when the address space
  43  * operations write_begin is not available on the backing filesystem.
  44  * Anton Altaparmakov, 16 Feb 2005
  45  *
  46  * Still To Fix:
  47  * - Advisory locking is ignored here.
  48  * - Should use an own CAP_* category instead of CAP_SYS_ADMIN
  49  *
  50  */
  51
  52 #include <linux/module.h>
  53 #include <linux/moduleparam.h>
  54 #include <linux/sched.h>
  55 #include <linux/fs.h>
  56 #include <linux/file.h>
  57 #include <linux/stat.h>
  58 #include <linux/errno.h>
  59 #include <linux/major.h>
  60 #include <linux/wait.h>
  61 #include <linux/blkdev.h>
  62 #include <linux/blkpg.h>
  63 #include <linux/init.h>
  64 #include <linux/swap.h>
  65 #include <linux/slab.h>
  66 #include <linux/loop.h>
  67 #include <linux/compat.h>
  68 #include <linux/suspend.h>
  69 #include <linux/freezer.h>
  70 #include <linux/mutex.h>
  71 #include <linux/writeback.h>
  72 #include <linux/buffer_head.h>          /* for invalidate_bdev() */
  73 #include <linux/completion.h>
  74 #include <linux/highmem.h>
  75 #include <linux/kthread.h>
  76 #include <linux/splice.h>
  77 #include <linux/sysfs.h>
  78 #include <linux/miscdevice.h>
  79 #include <linux/falloc.h>
  80
  81 #include <asm/uaccess.h>
  82
  83 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  84 static DEFINE_MUTEX(loop_index_mutex);
  85
  86 static int max_part;
  87 static int part_shift;
  88
  89 /*
  90  * Transfer functions
  91  */
  92 static int transfer_none(struct loop_device *lo, int cmd,
  93                          struct page *raw_page, unsigned raw_off,
  94                          struct page *loop_page, unsigned loop_off,
  95                          int size, sector_t real_block)
  96 {
  97         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page, KM_USER0) + raw_off;
  98         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page, KM_USER1) + loop_off;
  99
 100         if (cmd == READ)
 101                 memcpy(loop_buf, raw_buf, size);
 102         else
 103                 memcpy(raw_buf, loop_buf, size);
 104
 105         kunmap_atomic(loop_buf, KM_USER1);
 106         kunmap_atomic(raw_buf, KM_USER0);
 107         cond_resched();
 108         return 0;
 109 }
 110
 111 static int transfer_xor(struct loop_device *lo, int cmd,
 112                         struct page *raw_page, unsigned raw_off,
 113                         struct page *loop_page, unsigned loop_off,
 114                         int size, sector_t real_block)
 115 {
 116         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page, KM_USER0) + raw_off;
 117         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page, KM_USER1) + loop_off;
 118         char *in, *out, *key;
 119         int i, keysize;
 120
 121         if (cmd == READ) {
 122                 in = raw_buf;
 123                 out = loop_buf;
 124         } else {
 125                 in = loop_buf;
 126                 out = raw_buf;
 127         }
 128
 129         key = lo->lo_encrypt_key;
 130         keysize = lo->lo_encrypt_key_size;
 131         for (i = 0; i < size; i++)
 132                 *out++ = *in++ ^ key[(i & 511) % keysize];
 133
 134         kunmap_atomic(loop_buf, KM_USER1);
 135         kunmap_atomic(raw_buf, KM_USER0);
 136         cond_resched();
 137         return 0;
 138 }
 139
 140 static int xor_init(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
 141 {
 142         if (unlikely(info->lo_encrypt_key_size <= 0))
 143                 return -EINVAL;
 144         return 0;
 145 }
 146
 147 static struct loop_func_table none_funcs = {
 148         .number = LO_CRYPT_NONE,
 149         .transfer = transfer_none,
 150 };
 151
 152 static struct loop_func_table xor_funcs = {
 153         .number = LO_CRYPT_XOR,
 154         .transfer = transfer_xor,
 155         .init = xor_init
 156 };
 157
 158 /* xfer_funcs[0] is special - its release function is never called */
 159 static struct loop_func_table *xfer_funcs[MAX_LO_CRYPT] = {
 160         &none_funcs,
 161         &xor_funcs
 162 };
 163
 164 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 165 {
 166         loff_t size, loopsize;
 167
 168         /* Compute loopsize in bytes */
 169         size = i_size_read(file->f_mapping->host);
 170         loopsize = size - offset;
 171         /* offset is beyond i_size, wierd but possible */
 172         if (loopsize < 0)
 173                 return 0;
 174
 175         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 176                 loopsize = sizelimit;
 177         /*
 178          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 179          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 180          */
 181         return loopsize >> 9;
 182 }
 183
 184 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 185 {
 186         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 187 }
 188
 189 static int
 190 figure_loop_size(struct loop_device *lo, loff_t offset, loff_t sizelimit)
 191 {
 192         loff_t size = get_size(offset, sizelimit, lo->lo_backing_file);
 193         sector_t x = (sector_t)size;
 194
 195         if (unlikely((loff_t)x != size))
 196                 return -EFBIG;
 197         if (lo->lo_offset != offset)
 198                 lo->lo_offset = offset;
 199         if (lo->lo_sizelimit != sizelimit)
 200                 lo->lo_sizelimit = sizelimit;
 201         set_capacity(lo->lo_disk, x);
 202         return 0;
 203 }
 204
 205 static inline int
 206 lo_do_transfer(struct loop_device *lo, int cmd,
 207                struct page *rpage, unsigned roffs,
 208                struct page *lpage, unsigned loffs,
 209                int size, sector_t rblock)
 210 {
 211         if (unlikely(!lo->transfer))
 212                 return 0;
 213
 214         return lo->transfer(lo, cmd, rpage, roffs, lpage, loffs, size, rblock);
 215 }
 216
 217 /**
 218  * __do_lo_send_write - helper for writing data to a loop device
 219  *
 220  * This helper just factors out common code between do_lo_send_direct_write()
 221  * and do_lo_send_write().
 222  */
 223 static int __do_lo_send_write(struct file *file,
 224                 u8 *buf, const int len, loff_t pos)
 225 {
 226         ssize_t bw;
 227         mm_segment_t old_fs = get_fs();
 228
 229         set_fs(get_ds());
 230         bw = file->f_op->write(file, buf, len, &pos);
 231         set_fs(old_fs);
 232         if (likely(bw == len))
 233                 return 0;
 234         printk(KERN_ERR "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 235                         (unsigned long long)pos, len);
 236         if (bw >= 0)
 237                 bw = -EIO;
 238         return bw;
 239 }
 240
 241 /**
 242  * do_lo_send_direct_write - helper for writing data to a loop device
 243  *
 244  * This is the fast, non-transforming version that does not need double
 245  * buffering.
 246  */
 247 static int do_lo_send_direct_write(struct loop_device *lo,
 248                 struct bio_vec *bvec, loff_t pos, struct page *page)
 249 {
 250         ssize_t bw = __do_lo_send_write(lo->lo_backing_file,
 251                         kmap(bvec->bv_page) + bvec->bv_offset,
 252                         bvec->bv_len, pos);
 253         kunmap(bvec->bv_page);
 254         cond_resched();
 255         return bw;
 256 }
 257
 258 /**
 259  * do_lo_send_write - helper for writing data to a loop device
 260  *
 261  * This is the slow, transforming version that needs to double buffer the
 262  * data as it cannot do the transformations in place without having direct
 263  * access to the destination pages of the backing file.
 264  */
 265 static int do_lo_send_write(struct loop_device *lo, struct bio_vec *bvec,
 266                 loff_t pos, struct page *page)
 267 {
 268         int ret = lo_do_transfer(lo, WRITE, page, 0, bvec->bv_page,
 269                         bvec->bv_offset, bvec->bv_len, pos >> 9);
 270         if (likely(!ret))
 271                 return __do_lo_send_write(lo->lo_backing_file,
 272                                 page_address(page), bvec->bv_len,
 273                                 pos);
 274         printk(KERN_ERR "loop: Transfer error at byte offset %llu, "
 275                         "length %i.\n", (unsigned long long)pos, bvec->bv_len);
 276         if (ret > 0)
 277                 ret = -EIO;
 278         return ret;
 279 }
 280
 281 static int lo_send(struct loop_device *lo, struct bio *bio, loff_t pos)
 282 {
 283         int (*do_lo_send)(struct loop_device *, struct bio_vec *, loff_t,
 284                         struct page *page);
 285         struct bio_vec *bvec;
 286         struct page *page = NULL;
 287         int i, ret = 0;
 288
 289         if (lo->transfer != transfer_none) {
 290                 page = alloc_page(GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM);
 291                 if (unlikely(!page))
 292                         goto fail;
 293                 kmap(page);
 294                 do_lo_send = do_lo_send_write;
 295         } else {
 296                 do_lo_send = do_lo_send_direct_write;
 297         }
 298
 299         bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
 300                 ret = do_lo_send(lo, bvec, pos, page);
 301                 if (ret < 0)
 302                         break;
 303                 pos += bvec->bv_len;
 304         }
 305         if (page) {
 306                 kunmap(page);
 307                 __free_page(page);
 308         }
 309 out:
 310         return ret;
 311 fail:
 312         printk(KERN_ERR "loop: Failed to allocate temporary page for write.\n");
 313         ret = -ENOMEM;
 314         goto out;
 315 }
 316
 317 struct lo_read_data {
 318         struct loop_device *lo;
 319         struct page *page;
 320         unsigned offset;
 321         int bsize;
 322 };
 323
 324 static int
 325 lo_splice_actor(struct pipe_inode_info *pipe, struct pipe_buffer *buf,
 326                 struct splice_desc *sd)
 327 {
 328         struct lo_read_data *p = sd->u.data;
 329         struct loop_device *lo = p->lo;
 330         struct page *page = buf->page;
 331         sector_t IV;
 332         int size;
 333
 334         IV = ((sector_t) page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - 9)) +
 335                                                         (buf->offset >> 9);
 336         size = sd->len;
 337         if (size > p->bsize)
 338                 size = p->bsize;
 339
 340         if (lo_do_transfer(lo, READ, page, buf->offset, p->page, p->offset, size, IV)) {
 341                 printk(KERN_ERR "loop: transfer error block %ld\n",
 342                        page->index);
 343                 size = -EINVAL;
 344         }
 345
 346         flush_dcache_page(p->page);
 347
 348         if (size > 0)
 349                 p->offset += size;
 350
 351         return size;
 352 }
 353
 354 static int
 355 lo_direct_splice_actor(struct pipe_inode_info *pipe, struct splice_desc *sd)
 356 {
 357         return __splice_from_pipe(pipe, sd, lo_splice_actor);
 358 }
 359
 360 static int
 361 do_lo_receive(struct loop_device *lo,
 362               struct bio_vec *bvec, int bsize, loff_t pos)
 363 {
 364         struct lo_read_data cookie;
 365         struct splice_desc sd;
 366         struct file *file;
 367         long retval;
 368
 369         cookie.lo = lo;
 370         cookie.page = bvec->bv_page;
 371         cookie.offset = bvec->bv_offset;
 372         cookie.bsize = bsize;
 373
 374         sd.len = 0;
 375         sd.total_len = bvec->bv_len;
 376         sd.flags = 0;
 377         sd.pos = pos;
 378         sd.u.data = &cookie;
 379
 380         file = lo->lo_backing_file;
 381         retval = splice_direct_to_actor(file, &sd, lo_direct_splice_actor);
 382
 383         if (retval < 0)
 384                 return retval;
 385         if (retval != bvec->bv_len)
 386                 return -EIO;
 387         return 0;
 388 }
 389
 390 static int
 391 lo_receive(struct loop_device *lo, struct bio *bio, int bsize, loff_t pos)
 392 {
 393         struct bio_vec *bvec;
 394         int i, ret = 0;
 395
 396         bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
 397                 ret = do_lo_receive(lo, bvec, bsize, pos);
 398                 if (ret < 0)
 399                         break;
 400                 pos += bvec->bv_len;
 401         }
 402         return ret;
 403 }
 404
 405 static int do_bio_filebacked(struct loop_device *lo, struct bio *bio)
 406 {
 407         loff_t pos;
 408         int ret;
 409
 410         pos = ((loff_t) bio->bi_sector << 9) + lo->lo_offset;
 411
 412         if (bio_rw(bio) == WRITE) {
 413                 struct file *file = lo->lo_backing_file;
 414
 415                 if (bio->bi_rw & REQ_FLUSH) {
 416                         ret = vfs_fsync(file, 0);
 417                         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL)) {
 418                                 ret = -EIO;
 419                                 goto out;
 420                         }
 421                 }
 422
 423                 /*
 424                  * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 425                  * image a.k.a. discard. However we do support discard if
 426                  * encryption is enabled, because it may give an attacker
 427                  * useful information.
 428                  */
 429                 if (bio->bi_rw & REQ_DISCARD) {
 430                         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 431                         int mode = FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 432
 433                         if ((!file->f_op->fallocate) ||
 434                             lo->lo_encrypt_key_size) {
 435                                 ret = -EOPNOTSUPP;
 436                                 goto out;
 437                         }
 438                         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos,
 439                                                     bio->bi_size);
 440                         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL &&
 441                                      ret != -EOPNOTSUPP))
 442                                 ret = -EIO;
 443                         goto out;
 444                 }
 445
 446                 ret = lo_send(lo, bio, pos);
 447
 448                 if ((bio->bi_rw & REQ_FUA) && !ret) {
 449                         ret = vfs_fsync(file, 0);
 450                         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 451                                 ret = -EIO;
 452                 }
 453         } else
 454                 ret = lo_receive(lo, bio, lo->lo_blocksize, pos);
 455
 456 out:
 457         return ret;
 458 }
 459
 460 /*
 461  * Add bio to back of pending list
 462  */
 463 static void loop_add_bio(struct loop_device *lo, struct bio *bio)
 464 {
 465         bio_list_add(&lo->lo_bio_list, bio);
 466 }
 467
 468 /*
 469  * Grab first pending buffer
 470  */
 471 static struct bio *loop_get_bio(struct loop_device *lo)
 472 {
 473         return bio_list_pop(&lo->lo_bio_list);
 474 }
 475
 476 static void loop_make_request(struct request_queue *q, struct bio *old_bio)
 477 {
 478         struct loop_device *lo = q->queuedata;
 479         int rw = bio_rw(old_bio);
 480
 481         if (rw == READA)
 482                 rw = READ;
 483
 484         BUG_ON(!lo || (rw != READ && rw != WRITE));
 485
 486         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 487         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 488                 goto out;
 489         if (unlikely(rw == WRITE && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)))
 490                 goto out;
 491         loop_add_bio(lo, old_bio);
 492         wake_up(&lo->lo_event);
 493         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 494         return;
 495
 496 out:
 497         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 498         bio_io_error(old_bio);
 499 }
 500
 501 struct switch_request {
 502         struct file *file;
 503         struct completion wait;
 504 };
 505
 506 static void do_loop_switch(struct loop_device *, struct switch_request *);
 507
 508 static inline void loop_handle_bio(struct loop_device *lo, struct bio *bio)
 509 {
 510         if (unlikely(!bio->bi_bdev)) {
 511                 do_loop_switch(lo, bio->bi_private);
 512                 bio_put(bio);
 513         } else {
 514                 int ret = do_bio_filebacked(lo, bio);
 515                 bio_endio(bio, ret);
 516         }
 517 }
 518
 519 /*
 520  * worker thread that handles reads/writes to file backed loop devices,
 521  * to avoid blocking in our make_request_fn. it also does loop decrypting
 522  * on reads for block backed loop, as that is too heavy to do from
 523  * b_end_io context where irqs may be disabled.
 524  *
 525  * Loop explanation:  loop_clr_fd() sets lo_state to Lo_rundown before
 526  * calling kthread_stop().  Therefore once kthread_should_stop() is
 527  * true, make_request will not place any more requests.  Therefore
 528  * once kthread_should_stop() is true and lo_bio is NULL, we are
 529  * done with the loop.
 530  */
 531 static int loop_thread(void *data)
 532 {
 533         struct loop_device *lo = data;
 534         struct bio *bio;
 535
 536         set_user_nice(current, -20);
 537
 538         while (!kthread_should_stop() || !bio_list_empty(&lo->lo_bio_list)) {
 539
 540                 wait_event_interruptible(lo->lo_event,
 541                                 !bio_list_empty(&lo->lo_bio_list) ||
 542                                 kthread_should_stop());
 543
 544                 if (bio_list_empty(&lo->lo_bio_list))
 545                         continue;
 546                 spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 547                 bio = loop_get_bio(lo);
 548                 spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 549
 550                 BUG_ON(!bio);
 551                 loop_handle_bio(lo, bio);
 552         }
 553
 554         return 0;
 555 }
 556
 557 /*
 558  * loop_switch performs the hard work of switching a backing store.
 559  * First it needs to flush existing IO, it does this by sending a magic
 560  * BIO down the pipe. The completion of this BIO does the actual switch.
 561  */
 562 static int loop_switch(struct loop_device *lo, struct file *file)
 563 {
 564         struct switch_request w;
 565         struct bio *bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, 0);
 566         if (!bio)
 567                 return -ENOMEM;
 568         init_completion(&w.wait);
 569         w.file = file;
 570         bio->bi_private = &w;
 571         bio->bi_bdev = NULL;
 572         loop_make_request(lo->lo_queue, bio);
 573         wait_for_completion(&w.wait);
 574         return 0;
 575 }
 576
 577 /*
 578  * Helper to flush the IOs in loop, but keeping loop thread running
 579  */
 580 static int loop_flush(struct loop_device *lo)
 581 {
 582         /* loop not yet configured, no running thread, nothing to flush */
 583         if (!lo->lo_thread)
 584                 return 0;
 585
 586         return loop_switch(lo, NULL);
 587 }
 588
 589 /*
 590  * Do the actual switch; called from the BIO completion routine
 591  */
 592 static void do_loop_switch(struct loop_device *lo, struct switch_request *p)
 593 {
 594         struct file *file = p->file;
 595         struct file *old_file = lo->lo_backing_file;
 596         struct address_space *mapping;
 597
 598         /* if no new file, only flush of queued bios requested */
 599         if (!file)
 600                 goto out;
 601
 602         mapping = file->f_mapping;
 603         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 604         lo->lo_backing_file = file;
 605         lo->lo_blocksize = S_ISBLK(mapping->host->i_mode) ?
 606                 mapping->host->i_bdev->bd_block_size : PAGE_SIZE;
 607         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 608         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 609 out:
 610         complete(&p->wait);
 611 }
 612
 613
 614 /*
 615  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 616  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 617  * the original file and in High Availability environments to switch to
 618  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 619  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 620  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 621  */
 622 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 623                           unsigned int arg)
 624 {
 625         struct file     *file, *old_file;
 626         struct inode    *inode;
 627         int             error;
 628
 629         error = -ENXIO;
 630         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 631                 goto out;
 632
 633         /* the loop device has to be read-only */
 634         error = -EINVAL;
 635         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 636                 goto out;
 637
 638         error = -EBADF;
 639         file = fget(arg);
 640         if (!file)
 641                 goto out;
 642
 643         inode = file->f_mapping->host;
 644         old_file = lo->lo_backing_file;
 645
 646         error = -EINVAL;
 647
 648         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 649                 goto out_putf;
 650
 651         /* size of the new backing store needs to be the same */
 652         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 653                 goto out_putf;
 654
 655         /* and ... switch */
 656         error = loop_switch(lo, file);
 657         if (error)
 658                 goto out_putf;
 659
 660         fput(old_file);
 661         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)
 662                 ioctl_by_bdev(bdev, BLKRRPART, 0);
 663         return 0;
 664
 665  out_putf:
 666         fput(file);
 667  out:
 668         return error;
 669 }
 670
 671 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 672 {
 673         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 674
 675         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && MAJOR(i->i_rdev) == LOOP_MAJOR;
 676 }
 677
 678 /* loop sysfs attributes */
 679
 680 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 681                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 682 {
 683         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 684         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 685
 686         return callback(lo, page);
 687 }
 688
 689 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 690 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 691 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 692                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 693 {                                                                       \
 694         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 695 }                                                                       \
 696 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 697         __ATTR(_name, S_IRUGO, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 698
 699 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 700 {
 701         ssize_t ret;
 702         char *p = NULL;
 703
 704         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 705         if (lo->lo_backing_file)
 706                 p = d_path(&lo->lo_backing_file->f_path, buf, PAGE_SIZE - 1);
 707         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 708
 709         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 710                 ret = PTR_ERR(p);
 711         else {
 712                 ret = strlen(p);
 713                 memmove(buf, p, ret);
 714                 buf[ret++] = '\n';
 715                 buf[ret] = 0;
 716         }
 717
 718         return ret;
 719 }
 720
 721 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 722 {
 723         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 724 }
 725
 726 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 727 {
 728         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 729 }
 730
 731 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 732 {
 733         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 734
 735         return sprintf(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 736 }
 737
 738 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 739 {
 740         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 741
 742         return sprintf(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 743 }
 744
 745 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 746 LOOP_ATTR_RO(offset);
 747 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 748 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 749 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 750
 751 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 752         &loop_attr_backing_file.attr,
 753         &loop_attr_offset.attr,
 754         &loop_attr_sizelimit.attr,
 755         &loop_attr_autoclear.attr,
 756         &loop_attr_partscan.attr,
 757         NULL,
 758 };
 759
 760 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 761         .name = "loop",
 762         .attrs= loop_attrs,
 763 };
 764
 765 static int loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 766 {
 767         return sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 768                                   &loop_attribute_group);
 769 }
 770
 771 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 772 {
 773         sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 774                            &loop_attribute_group);
 775 }
 776
 777 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 778 {
 779         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 780         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 781         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 782
 783         /*
 784          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 785          * image a.k.a. discard. However we do support discard if
 786          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 787          * useful information.
 788          */
 789         if ((!file->f_op->fallocate) ||
 790             lo->lo_encrypt_key_size) {
 791                 q->limits.discard_granularity = 0;
 792                 q->limits.discard_alignment = 0;
 793                 q->limits.max_discard_sectors = 0;
 794                 q->limits.discard_zeroes_data = 0;
 795                 queue_flag_clear_unlocked(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 796                 return;
 797         }
 798
 799         q->limits.discard_granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 800         q->limits.discard_alignment = inode->i_sb->s_blocksize;
 801         q->limits.max_discard_sectors = UINT_MAX >> 9;
 802         q->limits.discard_zeroes_data = 1;
 803         queue_flag_set_unlocked(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 804 }
 805
 806 static int loop_set_fd(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 807                        struct block_device *bdev, unsigned int arg)
 808 {
 809         struct file     *file, *f;
 810         struct inode    *inode;
 811         struct address_space *mapping;
 812         unsigned lo_blocksize;
 813         int             lo_flags = 0;
 814         int             error;
 815         loff_t          size;
 816
 817         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 818         __module_get(THIS_MODULE);
 819
 820         error = -EBADF;
 821         file = fget(arg);
 822         if (!file)
 823                 goto out;
 824
 825         error = -EBUSY;
 826         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
 827                 goto out_putf;
 828
 829         /* Avoid recursion */
 830         f = file;
 831         while (is_loop_device(f)) {
 832                 struct loop_device *l;
 833
 834                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 835                         goto out_putf;
 836
 837                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 838                 if (l->lo_state == Lo_unbound) {
 839                         error = -EINVAL;
 840                         goto out_putf;
 841                 }
 842                 f = l->lo_backing_file;
 843         }
 844
 845         mapping = file->f_mapping;
 846         inode = mapping->host;
 847
 848         error = -EINVAL;
 849         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 850                 goto out_putf;
 851
 852         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
 853             !file->f_op->write)
 854                 lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
 855
 856         lo_blocksize = S_ISBLK(inode->i_mode) ?
 857                 inode->i_bdev->bd_block_size : PAGE_SIZE;
 858
 859         error = -EFBIG;
 860         size = get_loop_size(lo, file);
 861         if ((loff_t)(sector_t)size != size)
 862                 goto out_putf;
 863
 864         error = 0;
 865
 866         set_device_ro(bdev, (lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
 867
 868         lo->lo_blocksize = lo_blocksize;
 869         lo->lo_device = bdev;
 870         lo->lo_flags = lo_flags;
 871         lo->lo_backing_file = file;
 872         lo->transfer = transfer_none;
 873         lo->ioctl = NULL;
 874         lo->lo_sizelimit = 0;
 875         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 876         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 877
 878         bio_list_init(&lo->lo_bio_list);
 879
 880         /*
 881          * set queue make_request_fn, and add limits based on lower level
 882          * device
 883          */
 884         blk_queue_make_request(lo->lo_queue, loop_make_request);
 885         lo->lo_queue->queuedata = lo;
 886
 887         if (!(lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
 888                 blk_queue_flush(lo->lo_queue, REQ_FLUSH);
 889
 890         set_capacity(lo->lo_disk, size);
 891         bd_set_size(bdev, size << 9);
 892         loop_sysfs_init(lo);
 893         /* let user-space know about the new size */
 894         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 895
 896         set_blocksize(bdev, lo_blocksize);
 897
 898         lo->lo_thread = kthread_create(loop_thread, lo, "loop%d",
 899                                                 lo->lo_number);
 900         if (IS_ERR(lo->lo_thread)) {
 901                 error = PTR_ERR(lo->lo_thread);
 902                 goto out_clr;
 903         }
 904         lo->lo_state = Lo_bound;
 905         wake_up_process(lo->lo_thread);
 906         if (part_shift)
 907                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
 908         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)
 909                 ioctl_by_bdev(bdev, BLKRRPART, 0);
 910         return 0;
 911
 912 out_clr:
 913         loop_sysfs_exit(lo);
 914         lo->lo_thread = NULL;
 915         lo->lo_device = NULL;
 916         lo->lo_backing_file = NULL;
 917         lo->lo_flags = 0;
 918         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
 919         invalidate_bdev(bdev);
 920         bd_set_size(bdev, 0);
 921         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 922         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask);
 923         lo->lo_state = Lo_unbound;
 924  out_putf:
 925         fput(file);
 926  out:
 927         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
 928         module_put(THIS_MODULE);
 929         return error;
 930 }
 931
 932 static int
 933 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
 934 {
 935         int err = 0;
 936         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
 937
 938         if (xfer) {
 939                 if (xfer->release)
 940                         err = xfer->release(lo);
 941                 lo->transfer = NULL;
 942                 lo->lo_encryption = NULL;
 943                 module_put(xfer->owner);
 944         }
 945         return err;
 946 }
 947
 948 static int
 949 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
 950                const struct loop_info64 *i)
 951 {
 952         int err = 0;
 953
 954         if (xfer) {
 955                 struct module *owner = xfer->owner;
 956
 957                 if (!try_module_get(owner))
 958                         return -EINVAL;
 959                 if (xfer->init)
 960                         err = xfer->init(lo, i);
 961                 if (err)
 962                         module_put(owner);
 963                 else
 964                         lo->lo_encryption = xfer;
 965         }
 966         return err;
 967 }
 968
 969 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
 970 {
 971         struct file *filp = lo->lo_backing_file;
 972         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
 973         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 974
 975         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 976                 return -ENXIO;
 977
 978         if (lo->lo_refcnt > 1)  /* we needed one fd for the ioctl */
 979                 return -EBUSY;
 980
 981         if (filp == NULL)
 982                 return -EINVAL;
 983
 984         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 985         lo->lo_state = Lo_rundown;
 986         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 987
 988         kthread_stop(lo->lo_thread);
 989
 990         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 991         lo->lo_backing_file = NULL;
 992         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 993
 994         loop_release_xfer(lo);
 995         lo->transfer = NULL;
 996         lo->ioctl = NULL;
 997         lo->lo_device = NULL;
 998         lo->lo_encryption = NULL;
 999         lo->lo_offset = 0;
1000         lo->lo_sizelimit = 0;
1001         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1002         lo->lo_thread = NULL;
1003         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1004         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1005         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1006         if (bdev)
1007                 invalidate_bdev(bdev);
1008         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1009         loop_sysfs_exit(lo);
1010         if (bdev) {
1011                 bd_set_size(bdev, 0);
1012                 /* let user-space know about this change */
1013                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1014         }
1015         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1016         lo->lo_state = Lo_unbound;
1017         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1018         module_put(THIS_MODULE);
1019         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev)
1020                 ioctl_by_bdev(bdev, BLKRRPART, 0);
1021         lo->lo_flags = 0;
1022         if (!part_shift)
1023                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1024         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1025         /*
1026          * Need not hold lo_ctl_mutex to fput backing file.
1027          * Calling fput holding lo_ctl_mutex triggers a circular
1028          * lock dependency possibility warning as fput can take
1029          * bd_mutex which is usually taken before lo_ctl_mutex.
1030          */
1031         fput(filp);
1032         return 0;
1033 }
1034
1035 static int
1036 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1037 {
1038         int err;
1039         struct loop_func_table *xfer;
1040         uid_t uid = current_uid();
1041
1042         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1043             lo->lo_key_owner != uid &&
1044             !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1045                 return -EPERM;
1046         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1047                 return -ENXIO;
1048         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE)
1049                 return -EINVAL;
1050
1051         err = loop_release_xfer(lo);
1052         if (err)
1053                 return err;
1054
1055         if (info->lo_encrypt_type) {
1056                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1057
1058                 if (type >= MAX_LO_CRYPT)
1059                         return -EINVAL;
1060                 xfer = xfer_funcs[type];
1061                 if (xfer == NULL)
1062                         return -EINVAL;
1063         } else
1064                 xfer = NULL;
1065
1066         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1067         if (err)
1068                 return err;
1069
1070         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1071             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit) {
1072                 if (figure_loop_size(lo, info->lo_offset, info->lo_sizelimit))
1073                         return -EFBIG;
1074         }
1075         loop_config_discard(lo);
1076
1077         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1078         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1079         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1080         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1081
1082         if (!xfer)
1083                 xfer = &none_funcs;
1084         lo->transfer = xfer->transfer;
1085         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1086
1087         if ((lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) !=
1088              (info->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR))
1089                 lo->lo_flags ^= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1090
1091         if ((info->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1092              !(lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1093                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1094                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1095                 ioctl_by_bdev(lo->lo_device, BLKRRPART, 0);
1096         }
1097
1098         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1099         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1100         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1101         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1102                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1103                        info->lo_encrypt_key_size);
1104                 lo->lo_key_owner = uid;
1105         }
1106
1107         return 0;
1108 }
1109
1110 static int
1111 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1112 {
1113         struct file *file = lo->lo_backing_file;
1114         struct kstat stat;
1115         int error;
1116
1117         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1118                 return -ENXIO;
1119         error = vfs_getattr(file->f_path.mnt, file->f_path.dentry, &stat);
1120         if (error)
1121                 return error;
1122         memset(info, 0, sizeof(*info));
1123         info->lo_number = lo->lo_number;
1124         info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1125         info->lo_inode = stat.ino;
1126         info->lo_rdevice = huge_encode_dev(lo->lo_device ? stat.rdev : stat.dev);
1127         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1128         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1129         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1130         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1131         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1132         info->lo_encrypt_type =
1133                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1134         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1135                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1136                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1137                        lo->lo_encrypt_key_size);
1138         }
1139         return 0;
1140 }
1141
1142 static void
1143 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1144 {
1145         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1146         info64->lo_number = info->lo_number;
1147         info64->lo_device = info->lo_device;
1148         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1149         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1150         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1151         info64->lo_sizelimit = 0;
1152         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1153         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1154         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1155         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1156         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1157         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1158                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1159         else
1160                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1161         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1162 }
1163
1164 static int
1165 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1166 {
1167         memset(info, 0, sizeof(*info));
1168         info->lo_number = info64->lo_number;
1169         info->lo_device = info64->lo_device;
1170         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1171         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1172         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1173         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1174         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1175         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1176         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1177         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1178         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1179                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1180         else
1181                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1182         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1183
1184         /* error in case values were truncated */
1185         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1186             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1187             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1188             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1189                 return -EOVERFLOW;
1190
1191         return 0;
1192 }
1193
1194 static int
1195 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1196 {
1197         struct loop_info info;
1198         struct loop_info64 info64;
1199
1200         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1201                 return -EFAULT;
1202         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1203         return loop_set_status(lo, &info64);
1204 }
1205
1206 static int
1207 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1208 {
1209         struct loop_info64 info64;
1210
1211         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1212                 return -EFAULT;
1213         return loop_set_status(lo, &info64);
1214 }
1215
1216 static int
1217 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1218         struct loop_info info;
1219         struct loop_info64 info64;
1220         int err = 0;
1221
1222         if (!arg)
1223                 err = -EINVAL;
1224         if (!err)
1225                 err = loop_get_status(lo, &info64);
1226         if (!err)
1227                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1228         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1229                 err = -EFAULT;
1230
1231         return err;
1232 }
1233
1234 static int
1235 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1236         struct loop_info64 info64;
1237         int err = 0;
1238
1239         if (!arg)
1240                 err = -EINVAL;
1241         if (!err)
1242                 err = loop_get_status(lo, &info64);
1243         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1244                 err = -EFAULT;
1245
1246         return err;
1247 }
1248
1249 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev)
1250 {
1251         int err;
1252         sector_t sec;
1253         loff_t sz;
1254
1255         err = -ENXIO;
1256         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1257                 goto out;
1258         err = figure_loop_size(lo, lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit);
1259         if (unlikely(err))
1260                 goto out;
1261         sec = get_capacity(lo->lo_disk);
1262         /* the width of sector_t may be narrow for bit-shift */
1263         sz = sec;
1264         sz <<= 9;
1265         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1266         bd_set_size(bdev, sz);
1267         /* let user-space know about the new size */
1268         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1269         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1270
1271  out:
1272         return err;
1273 }
1274
1275 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1276         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1277 {
1278         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1279         int err;
1280
1281         mutex_lock_nested(&lo->lo_ctl_mutex, 1);
1282         switch (cmd) {
1283         case LOOP_SET_FD:
1284                 err = loop_set_fd(lo, mode, bdev, arg);
1285                 break;
1286         case LOOP_CHANGE_FD:
1287                 err = loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1288                 break;
1289         case LOOP_CLR_FD:
1290                 /* loop_clr_fd would have unlocked lo_ctl_mutex on success */
1291                 err = loop_clr_fd(lo);
1292                 if (!err)
1293                         goto out_unlocked;
1294                 break;
1295         case LOOP_SET_STATUS:
1296                 err = -EPERM;
1297                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1298                         err = loop_set_status_old(lo,
1299                                         (struct loop_info __user *)arg);
1300                 break;
1301         case LOOP_GET_STATUS:
1302                 err = loop_get_status_old(lo, (struct loop_info __user *) arg);
1303                 break;
1304         case LOOP_SET_STATUS64:
1305                 err = -EPERM;
1306                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1307                         err = loop_set_status64(lo,
1308                                         (struct loop_info64 __user *) arg);
1309                 break;
1310         case LOOP_GET_STATUS64:
1311                 err = loop_get_status64(lo, (struct loop_info64 __user *) arg);
1312                 break;
1313         case LOOP_SET_CAPACITY:
1314                 err = -EPERM;
1315                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1316                         err = loop_set_capacity(lo, bdev);
1317                 break;
1318         default:
1319                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1320         }
1321         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1322
1323 out_unlocked:
1324         return err;
1325 }
1326
1327 #ifdef CONFIG_COMPAT
1328 struct compat_loop_info {
1329         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1330         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1331         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1332         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1333         compat_int_t    lo_offset;
1334         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1335         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1336         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1337         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1338         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1339         compat_ulong_t  lo_init[2];
1340         char            reserved[4];
1341 };
1342
1343 /*
1344  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1345  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1346  */
1347 static noinline int
1348 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1349                         struct loop_info64 *info64)
1350 {
1351         struct compat_loop_info info;
1352
1353         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1354                 return -EFAULT;
1355
1356         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1357         info64->lo_number = info.lo_number;
1358         info64->lo_device = info.lo_device;
1359         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1360         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1361         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1362         info64->lo_sizelimit = 0;
1363         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1364         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1365         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1366         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1367         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1368         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1369                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1370         else
1371                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1372         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1373         return 0;
1374 }
1375
1376 /*
1377  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1378  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1379  */
1380 static noinline int
1381 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1382                       struct compat_loop_info __user *arg)
1383 {
1384         struct compat_loop_info info;
1385
1386         memset(&info, 0, sizeof(info));
1387         info.lo_number = info64->lo_number;
1388         info.lo_device = info64->lo_device;
1389         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1390         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1391         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1392         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1393         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1394         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1395         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1396         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1397         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1398                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1399         else
1400                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1401         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1402
1403         /* error in case values were truncated */
1404         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1405             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1406             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1407             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1408             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1409             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1410                 return -EOVERFLOW;
1411
1412         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1413                 return -EFAULT;
1414         return 0;
1415 }
1416
1417 static int
1418 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1419                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1420 {
1421         struct loop_info64 info64;
1422         int ret;
1423
1424         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1425         if (ret < 0)
1426                 return ret;
1427         return loop_set_status(lo, &info64);
1428 }
1429
1430 static int
1431 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1432                        struct compat_loop_info __user *arg)
1433 {
1434         struct loop_info64 info64;
1435         int err = 0;
1436
1437         if (!arg)
1438                 err = -EINVAL;
1439         if (!err)
1440                 err = loop_get_status(lo, &info64);
1441         if (!err)
1442                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1443         return err;
1444 }
1445
1446 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1447                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1448 {
1449         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1450         int err;
1451
1452         switch(cmd) {
1453         case LOOP_SET_STATUS:
1454                 mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1455                 err = loop_set_status_compat(
1456                         lo, (const struct compat_loop_info __user *) arg);
1457                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1458                 break;
1459         case LOOP_GET_STATUS:
1460                 mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1461                 err = loop_get_status_compat(
1462                         lo, (struct compat_loop_info __user *) arg);
1463                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1464                 break;
1465         case LOOP_SET_CAPACITY:
1466         case LOOP_CLR_FD:
1467         case LOOP_GET_STATUS64:
1468         case LOOP_SET_STATUS64:
1469                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1470         case LOOP_SET_FD:
1471         case LOOP_CHANGE_FD:
1472                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1473                 break;
1474         default:
1475                 err = -ENOIOCTLCMD;
1476                 break;
1477         }
1478         return err;
1479 }
1480 #endif
1481
1482 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1483 {
1484         struct loop_device *lo;
1485         int err = 0;
1486
1487         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1488         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1489         if (!lo) {
1490                 err = -ENXIO;
1491                 goto out;
1492         }
1493
1494         mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1495         lo->lo_refcnt++;
1496         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1497 out:
1498         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1499         return err;
1500 }
1501
1502 static int lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1503 {
1504         struct loop_device *lo = disk->private_data;
1505         int err;
1506
1507         mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1508
1509         if (--lo->lo_refcnt)
1510                 goto out;
1511
1512         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1513                 /*
1514                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1515                  * and remove configuration after last close.
1516                  */
1517                 err = loop_clr_fd(lo);
1518                 if (!err)
1519                         goto out_unlocked;
1520         } else {
1521                 /*
1522                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1523                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1524                  */
1525                 loop_flush(lo);
1526         }
1527
1528 out:
1529         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1530 out_unlocked:
1531         return 0;
1532 }
1533
1534 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1535         .owner =        THIS_MODULE,
1536         .open =         lo_open,
1537         .release =      lo_release,
1538         .ioctl =        lo_ioctl,
1539 #ifdef CONFIG_COMPAT
1540         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1541 #endif
1542 };
1543
1544 /*
1545  * And now the modules code and kernel interface.
1546  */
1547 static int max_loop;
1548 module_param(max_loop, int, S_IRUGO);
1549 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1550 module_param(max_part, int, S_IRUGO);
1551 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1552 MODULE_LICENSE("GPL");
1553 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1554
1555 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1556 {
1557         unsigned int n = funcs->number;
1558
1559         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1560                 return -EINVAL;
1561         xfer_funcs[n] = funcs;
1562         return 0;
1563 }
1564
1565 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1566 {
1567         struct loop_device *lo = ptr;
1568         struct loop_func_table *xfer = data;
1569
1570         mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1571         if (lo->lo_encryption == xfer)
1572                 loop_release_xfer(lo);
1573         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1574         return 0;
1575 }
1576
1577 int loop_unregister_transfer(int number)
1578 {
1579         unsigned int n = number;
1580         struct loop_func_table *xfer;
1581
1582         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1583                 return -EINVAL;
1584
1585         xfer_funcs[n] = NULL;
1586         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1587         return 0;
1588 }
1589
1590 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1591 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
1592
1593 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
1594 {
1595         struct loop_device *lo;
1596         struct gendisk *disk;
1597         int err;
1598
1599         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
1600         if (!lo) {
1601                 err = -ENOMEM;
1602                 goto out;
1603         }
1604
1605         err = idr_pre_get(&loop_index_idr, GFP_KERNEL);
1606         if (err < 0)
1607                 goto out_free_dev;
1608
1609         if (i >= 0) {
1610                 int m;
1611
1612                 /* create specific i in the index */
1613                 err = idr_get_new_above(&loop_index_idr, lo, i, &m);
1614                 if (err >= 0 && i != m) {
1615                         idr_remove(&loop_index_idr, m);
1616                         err = -EEXIST;
1617                 }
1618         } else if (i == -1) {
1619                 int m;
1620
1621                 /* get next free nr */
1622                 err = idr_get_new(&loop_index_idr, lo, &m);
1623                 if (err >= 0)
1624                         i = m;
1625         } else {
1626                 err = -EINVAL;
1627         }
1628         if (err < 0)
1629                 goto out_free_dev;
1630
1631         lo->lo_queue = blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);
1632         if (!lo->lo_queue)
1633                 goto out_free_dev;
1634
1635         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
1636         if (!disk)
1637                 goto out_free_queue;
1638
1639         /*
1640          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
1641          * scanning can be requested individually per-device during its
1642          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
1643          * devices. The needed partition minors are allocated from the
1644          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
1645          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
1646          * used.
1647          *
1648          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
1649          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
1650          * multiples of max_part.
1651          *
1652          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
1653          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
1654          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
1655          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
1656          */
1657         if (!part_shift)
1658                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1659         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
1660         mutex_init(&lo->lo_ctl_mutex);
1661         lo->lo_number           = i;
1662         lo->lo_thread           = NULL;
1663         init_waitqueue_head(&lo->lo_event);
1664         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
1665         disk->major             = LOOP_MAJOR;
1666         disk->first_minor       = i << part_shift;
1667         disk->fops              = &lo_fops;
1668         disk->private_data      = lo;
1669         disk->queue             = lo->lo_queue;
1670         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
1671         add_disk(disk);
1672         *l = lo;
1673         return lo->lo_number;
1674
1675 out_free_queue:
1676         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
1677 out_free_dev:
1678         kfree(lo);
1679 out:
1680         return err;
1681 }
1682
1683 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
1684 {
1685         del_gendisk(lo->lo_disk);
1686         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
1687         put_disk(lo->lo_disk);
1688         kfree(lo);
1689 }
1690
1691 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
1692 {
1693         struct loop_device *lo = ptr;
1694         struct loop_device **l = data;
1695
1696         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
1697                 *l = lo;
1698                 return 1;
1699         }
1700         return 0;
1701 }
1702
1703 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
1704 {
1705         struct loop_device *lo;
1706         int ret = -ENODEV;
1707
1708         if (i < 0) {
1709                 int err;
1710
1711                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
1712                 if (err == 1) {
1713                         *l = lo;
1714                         ret = lo->lo_number;
1715                 }
1716                 goto out;
1717         }
1718
1719         /* lookup and return a specific i */
1720         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
1721         if (lo) {
1722                 *l = lo;
1723                 ret = lo->lo_number;
1724         }
1725 out:
1726         return ret;
1727 }
1728
1729 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
1730 {
1731         struct loop_device *lo;
1732         struct kobject *kobj;
1733         int err;
1734
1735         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1736         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
1737         if (err < 0)
1738                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
1739         if (err < 0)
1740                 kobj = ERR_PTR(err);
1741         else
1742                 kobj = get_disk(lo->lo_disk);
1743         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1744
1745         *part = 0;
1746         return kobj;
1747 }
1748
1749 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1750                                unsigned long parm)
1751 {
1752         struct loop_device *lo;
1753         int ret = -ENOSYS;
1754
1755         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1756         switch (cmd) {
1757         case LOOP_CTL_ADD:
1758                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
1759                 if (ret >= 0) {
1760                         ret = -EEXIST;
1761                         break;
1762                 }
1763                 ret = loop_add(&lo, parm);
1764                 break;
1765         case LOOP_CTL_REMOVE:
1766                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
1767                 if (ret < 0)
1768                         break;
1769                 mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1770                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
1771                         ret = -EBUSY;
1772                         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1773                         break;
1774                 }
1775                 if (lo->lo_refcnt > 0) {
1776                         ret = -EBUSY;
1777                         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1778                         break;
1779                 }
1780                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
1781                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1782                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
1783                 loop_remove(lo);
1784                 break;
1785         case LOOP_CTL_GET_FREE:
1786                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
1787                 if (ret >= 0)
1788                         break;
1789                 ret = loop_add(&lo, -1);
1790         }
1791         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1792
1793         return ret;
1794 }
1795
1796 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
1797         .open           = nonseekable_open,
1798         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
1799         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
1800         .owner          = THIS_MODULE,
1801         .llseek         = noop_llseek,
1802 };
1803
1804 static struct miscdevice loop_misc = {
1805         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
1806         .name           = "loop-control",
1807         .fops           = &loop_ctl_fops,
1808 };
1809
1810 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
1811 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
1812
1813 static int __init loop_init(void)
1814 {
1815         int i, nr;
1816         unsigned long range;
1817         struct loop_device *lo;
1818         int err;
1819
1820         err = misc_register(&loop_misc);
1821         if (err < 0)
1822                 return err;
1823
1824         part_shift = 0;
1825         if (max_part > 0) {
1826                 part_shift = fls(max_part);
1827
1828                 /*
1829                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
1830                  * to user space so that user can decide correct minor number
1831                  * if [s]he want to create more devices.
1832                  *
1833                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
1834                  * for the whole disk.
1835                  */
1836                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
1837         }
1838
1839         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS)
1840                 return -EINVAL;
1841
1842         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift))
1843                 return -EINVAL;
1844
1845         /*
1846          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
1847          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
1848          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
1849          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
1850          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
1851          * a 'dead' device node.
1852          */
1853         if (max_loop) {
1854                 nr = max_loop;
1855                 range = max_loop << part_shift;
1856         } else {
1857                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
1858                 range = 1UL << MINORBITS;
1859         }
1860
1861         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop"))
1862                 return -EIO;
1863
1864         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
1865                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
1866
1867         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
1868         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1869         for (i = 0; i < nr; i++)
1870                 loop_add(&lo, i);
1871         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1872
1873         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
1874         return 0;
1875 }
1876
1877 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
1878 {
1879         struct loop_device *lo = ptr;
1880
1881         loop_remove(lo);
1882         return 0;
1883 }
1884
1885 static void __exit loop_exit(void)
1886 {
1887         unsigned long range;
1888
1889         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
1890
1891         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
1892         idr_remove_all(&loop_index_idr);
1893         idr_destroy(&loop_index_idr);
1894
1895         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
1896         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
1897
1898         misc_deregister(&loop_misc);
1899 }
1900
1901 module_init(loop_init);
1902 module_exit(loop_exit);
1903
1904 #ifndef MODULE
1905 static int __init max_loop_setup(char *str)
1906 {
1907         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
1908         return 1;
1909 }
1910
1911 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
1912 #endif