fs/aio.c

   1 /*
   2  *      An async IO implementation for Linux
   3  *      Written by Benjamin LaHaise <bcrl@kvack.org>
   4  *
   5  *      Implements an efficient asynchronous io interface.
   6  *
   7  *      Copyright 2000, 2001, 2002 Red Hat, Inc.  All Rights Reserved.
   8  *
   9  *      See ../COPYING for licensing terms.
  10  */
  11 #define pr_fmt(fmt) "%s: " fmt, __func__
  12
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/time.h>
  17 #include <linux/aio_abi.h>
  18 #include <linux/export.h>
  19 #include <linux/syscalls.h>
  20 #include <linux/backing-dev.h>
  21 #include <linux/uio.h>
  22
  23 #include <linux/sched.h>
  24 #include <linux/fs.h>
  25 #include <linux/file.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/mman.h>
  28 #include <linux/mmu_context.h>
  29 #include <linux/percpu.h>
  30 #include <linux/slab.h>
  31 #include <linux/timer.h>
  32 #include <linux/aio.h>
  33 #include <linux/highmem.h>
  34 #include <linux/workqueue.h>
  35 #include <linux/security.h>
  36 #include <linux/eventfd.h>
  37 #include <linux/blkdev.h>
  38 #include <linux/compat.h>
  39 #include <linux/migrate.h>
  40 #include <linux/ramfs.h>
  41 #include <linux/percpu-refcount.h>
  42 #include <linux/mount.h>
  43
  44 #include <asm/kmap_types.h>
  45 #include <asm/uaccess.h>
  46
  47 #include "internal.h"
  48
  49 #define AIO_RING_MAGIC                  0xa10a10a1
  50 #define AIO_RING_COMPAT_FEATURES        1
  51 #define AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES      0
  52 struct aio_ring {
  53         unsigned        id;     /* kernel internal index number */
  54         unsigned        nr;     /* number of io_events */
  55         unsigned        head;   /* Written to by userland or under ring_lock
  56                                  * mutex by aio_read_events_ring(). */
  57         unsigned        tail;
  58
  59         unsigned        magic;
  60         unsigned        compat_features;
  61         unsigned        incompat_features;
  62         unsigned        header_length;  /* size of aio_ring */
  63
  64
  65         struct io_event         io_events[0];
  66 }; /* 128 bytes + ring size */
  67
  68 #define AIO_RING_PAGES  8
  69
  70 struct kioctx_table {
  71         struct rcu_head rcu;
  72         unsigned        nr;
  73         struct kioctx   *table[];
  74 };
  75
  76 struct kioctx_cpu {
  77         unsigned                reqs_available;
  78 };
  79
  80 struct kioctx {
  81         struct percpu_ref       users;
  82         atomic_t                dead;
  83
  84         struct percpu_ref       reqs;
  85
  86         unsigned long           user_id;
  87
  88         struct __percpu kioctx_cpu *cpu;
  89
  90         /*
  91          * For percpu reqs_available, number of slots we move to/from global
  92          * counter at a time:
  93          */
  94         unsigned                req_batch;
  95         /*
  96          * This is what userspace passed to io_setup(), it's not used for
  97          * anything but counting against the global max_reqs quota.
  98          *
  99          * The real limit is nr_events - 1, which will be larger (see
 100          * aio_setup_ring())
 101          */
 102         unsigned                max_reqs;
 103
 104         /* Size of ringbuffer, in units of struct io_event */
 105         unsigned                nr_events;
 106
 107         unsigned long           mmap_base;
 108         unsigned long           mmap_size;
 109
 110         struct page             **ring_pages;
 111         long                    nr_pages;
 112
 113         struct work_struct      free_work;
 114
 115         /*
 116          * signals when all in-flight requests are done
 117          */
 118         struct completion *requests_done;
 119
 120         struct {
 121                 /*
 122                  * This counts the number of available slots in the ringbuffer,
 123                  * so we avoid overflowing it: it's decremented (if positive)
 124                  * when allocating a kiocb and incremented when the resulting
 125                  * io_event is pulled off the ringbuffer.
 126                  *
 127                  * We batch accesses to it with a percpu version.
 128                  */
 129                 atomic_t        reqs_available;
 130         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 131
 132         struct {
 133                 spinlock_t      ctx_lock;
 134                 struct list_head active_reqs;   /* used for cancellation */
 135         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 136
 137         struct {
 138                 struct mutex    ring_lock;
 139                 wait_queue_head_t wait;
 140         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 141
 142         struct {
 143                 unsigned        tail;
 144                 unsigned        completed_events;
 145                 spinlock_t      completion_lock;
 146         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 147
 148         struct page             *internal_pages[AIO_RING_PAGES];
 149         struct file             *aio_ring_file;
 150
 151         unsigned                id;
 152 };
 153
 154 /*------ sysctl variables----*/
 155 static DEFINE_SPINLOCK(aio_nr_lock);
 156 unsigned long aio_nr;           /* current system wide number of aio requests */
 157 unsigned long aio_max_nr = 0x10000; /* system wide maximum number of aio requests */
 158 /*----end sysctl variables---*/
 159
 160 static struct kmem_cache        *kiocb_cachep;
 161 static struct kmem_cache        *kioctx_cachep;
 162
 163 static struct vfsmount *aio_mnt;
 164
 165 static const struct file_operations aio_ring_fops;
 166 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops;
 167
 168 static struct file *aio_private_file(struct kioctx *ctx, loff_t nr_pages)
 169 {
 170         struct qstr this = QSTR_INIT("[aio]", 5);
 171         struct file *file;
 172         struct path path;
 173         struct inode *inode = alloc_anon_inode(aio_mnt->mnt_sb);
 174         if (IS_ERR(inode))
 175                 return ERR_CAST(inode);
 176
 177         inode->i_mapping->a_ops = &aio_ctx_aops;
 178         inode->i_mapping->private_data = ctx;
 179         inode->i_size = PAGE_SIZE * nr_pages;
 180
 181         path.dentry = d_alloc_pseudo(aio_mnt->mnt_sb, &this);
 182         if (!path.dentry) {
 183                 iput(inode);
 184                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 185         }
 186         path.mnt = mntget(aio_mnt);
 187
 188         d_instantiate(path.dentry, inode);
 189         file = alloc_file(&path, FMODE_READ | FMODE_WRITE, &aio_ring_fops);
 190         if (IS_ERR(file)) {
 191                 path_put(&path);
 192                 return file;
 193         }
 194
 195         file->f_flags = O_RDWR;
 196         return file;
 197 }
 198
 199 static struct dentry *aio_mount(struct file_system_type *fs_type,
 200                                 int flags, const char *dev_name, void *data)
 201 {
 202         static const struct dentry_operations ops = {
 203                 .d_dname        = simple_dname,
 204         };
 205         return mount_pseudo(fs_type, "aio:", NULL, &ops, AIO_RING_MAGIC);
 206 }
 207
 208 /* aio_setup
 209  *      Creates the slab caches used by the aio routines, panic on
 210  *      failure as this is done early during the boot sequence.
 211  */
 212 static int __init aio_setup(void)
 213 {
 214         static struct file_system_type aio_fs = {
 215                 .name           = "aio",
 216                 .mount          = aio_mount,
 217                 .kill_sb        = kill_anon_super,
 218         };
 219         aio_mnt = kern_mount(&aio_fs);
 220         if (IS_ERR(aio_mnt))
 221                 panic("Failed to create aio fs mount.");
 222
 223         kiocb_cachep = KMEM_CACHE(kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 224         kioctx_cachep = KMEM_CACHE(kioctx,SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 225
 226         pr_debug("sizeof(struct page) = %zu\n", sizeof(struct page));
 227
 228         return 0;
 229 }
 230 __initcall(aio_setup);
 231
 232 static void put_aio_ring_file(struct kioctx *ctx)
 233 {
 234         struct file *aio_ring_file = ctx->aio_ring_file;
 235         if (aio_ring_file) {
 236                 truncate_setsize(aio_ring_file->f_inode, 0);
 237
 238                 /* Prevent further access to the kioctx from migratepages */
 239                 spin_lock(&aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_lock);
 240                 aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_data = NULL;
 241                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 242                 spin_unlock(&aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_lock);
 243
 244                 fput(aio_ring_file);
 245         }
 246 }
 247
 248 static void aio_free_ring(struct kioctx *ctx)
 249 {
 250         int i;
 251
 252         /* Disconnect the kiotx from the ring file.  This prevents future
 253          * accesses to the kioctx from page migration.
 254          */
 255         put_aio_ring_file(ctx);
 256
 257         for (i = 0; i < ctx->nr_pages; i++) {
 258                 struct page *page;
 259                 pr_debug("pid(%d) [%d] page->count=%d\n", current->pid, i,
 260                                 page_count(ctx->ring_pages[i]));
 261                 page = ctx->ring_pages[i];
 262                 if (!page)
 263                         continue;
 264                 ctx->ring_pages[i] = NULL;
 265                 put_page(page);
 266         }
 267
 268         if (ctx->ring_pages && ctx->ring_pages != ctx->internal_pages) {
 269                 kfree(ctx->ring_pages);
 270                 ctx->ring_pages = NULL;
 271         }
 272 }
 273
 274 static int aio_ring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 275 {
 276         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
 277         return 0;
 278 }
 279
 280 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
 281         .mmap = aio_ring_mmap,
 282 };
 283
 284 static int aio_set_page_dirty(struct page *page)
 285 {
 286         return 0;
 287 }
 288
 289 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 290 static int aio_migratepage(struct address_space *mapping, struct page *new,
 291                         struct page *old, enum migrate_mode mode)
 292 {
 293         struct kioctx *ctx;
 294         unsigned long flags;
 295         pgoff_t idx;
 296         int rc;
 297
 298         rc = 0;
 299
 300         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
 301         spin_lock(&mapping->private_lock);
 302         ctx = mapping->private_data;
 303         if (!ctx) {
 304                 rc = -EINVAL;
 305                 goto out;
 306         }
 307
 308         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
 309          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
 310          * a partially initialized kiotx.
 311          */
 312         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
 313                 rc = -EAGAIN;
 314                 goto out;
 315         }
 316
 317         idx = old->index;
 318         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
 319                 /* Make sure the old page hasn't already been changed */
 320                 if (ctx->ring_pages[idx] != old)
 321                         rc = -EAGAIN;
 322         } else
 323                 rc = -EINVAL;
 324
 325         if (rc != 0)
 326                 goto out_unlock;
 327
 328         /* Writeback must be complete */
 329         BUG_ON(PageWriteback(old));
 330         get_page(new);
 331
 332         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, new, old, NULL, mode, 1);
 333         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 334                 put_page(new);
 335                 goto out_unlock;
 336         }
 337
 338         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
 339          * while the old page is copied to the new.  This prevents new
 340          * events from being lost.
 341          */
 342         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
 343         migrate_page_copy(new, old);
 344         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != old);
 345         ctx->ring_pages[idx] = new;
 346         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
 347
 348         /* The old page is no longer accessible. */
 349         put_page(old);
 350
 351 out_unlock:
 352         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 353 out:
 354         spin_unlock(&mapping->private_lock);
 355         return rc;
 356 }
 357 #endif
 358
 359 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
 360         .set_page_dirty = aio_set_page_dirty,
 361 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 362         .migratepage    = aio_migratepage,
 363 #endif
 364 };
 365
 366 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx)
 367 {
 368         struct aio_ring *ring;
 369         unsigned nr_events = ctx->max_reqs;
 370         struct mm_struct *mm = current->mm;
 371         unsigned long size, unused;
 372         int nr_pages;
 373         int i;
 374         struct file *file;
 375
 376         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
 377         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
 378
 379         size = sizeof(struct aio_ring);
 380         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
 381
 382         nr_pages = PFN_UP(size);
 383         if (nr_pages < 0)
 384                 return -EINVAL;
 385
 386         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
 387         if (IS_ERR(file)) {
 388                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 389                 return -ENOMEM;
 390         }
 391
 392         ctx->aio_ring_file = file;
 393         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
 394                         / sizeof(struct io_event);
 395
 396         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
 397         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
 398                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
 399                                           GFP_KERNEL);
 400                 if (!ctx->ring_pages) {
 401                         put_aio_ring_file(ctx);
 402                         return -ENOMEM;
 403                 }
 404         }
 405
 406         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 407                 struct page *page;
 408                 page = find_or_create_page(file->f_inode->i_mapping,
 409                                            i, GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
 410                 if (!page)
 411                         break;
 412                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
 413                          current->pid, i, page_count(page));
 414                 SetPageUptodate(page);
 415                 SetPageDirty(page);
 416                 unlock_page(page);
 417
 418                 ctx->ring_pages[i] = page;
 419         }
 420         ctx->nr_pages = i;
 421
 422         if (unlikely(i != nr_pages)) {
 423                 aio_free_ring(ctx);
 424                 return -ENOMEM;
 425         }
 426
 427         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 428         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
 429
 430         down_write(&mm->mmap_sem);
 431         ctx->mmap_base = do_mmap_pgoff(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
 432                                        PROT_READ | PROT_WRITE,
 433                                        MAP_SHARED, 0, &unused);
 434         up_write(&mm->mmap_sem);
 435         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
 436                 ctx->mmap_size = 0;
 437                 aio_free_ring(ctx);
 438                 return -ENOMEM;
 439         }
 440
 441         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
 442
 443         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
 444         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
 445
 446         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 447         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
 448         ring->id = ~0U;
 449         ring->head = ring->tail = 0;
 450         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
 451         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
 452         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
 453         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
 454         kunmap_atomic(ring);
 455         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
 456
 457         return 0;
 458 }
 459
 460 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
 461 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
 462 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
 463
 464 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *req, kiocb_cancel_fn *cancel)
 465 {
 466         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
 467         unsigned long flags;
 468
 469         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 470
 471         if (!req->ki_list.next)
 472                 list_add(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 473
 474         req->ki_cancel = cancel;
 475
 476         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 477 }
 478 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 479
 480 static int kiocb_cancel(struct kiocb *kiocb)
 481 {
 482         kiocb_cancel_fn *old, *cancel;
 483
 484         /*
 485          * Don't want to set kiocb->ki_cancel = KIOCB_CANCELLED unless it
 486          * actually has a cancel function, hence the cmpxchg()
 487          */
 488
 489         cancel = ACCESS_ONCE(kiocb->ki_cancel);
 490         do {
 491                 if (!cancel || cancel == KIOCB_CANCELLED)
 492                         return -EINVAL;
 493
 494                 old = cancel;
 495                 cancel = cmpxchg(&kiocb->ki_cancel, old, KIOCB_CANCELLED);
 496         } while (cancel != old);
 497
 498         return cancel(kiocb);
 499 }
 500
 501 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 502 {
 503         struct kioctx *ctx = container_of(work, struct kioctx, free_work);
 504
 505         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 506
 507         aio_free_ring(ctx);
 508         free_percpu(ctx->cpu);
 509         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 510         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 511         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 512 }
 513
 514 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 515 {
 516         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 517
 518         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 519         if (ctx->requests_done)
 520                 complete(ctx->requests_done);
 521
 522         INIT_WORK(&ctx->free_work, free_ioctx);
 523         schedule_work(&ctx->free_work);
 524 }
 525
 526 /*
 527  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 528  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 529  * now it's safe to cancel any that need to be.
 530  */
 531 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 532 {
 533         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 534         struct kiocb *req;
 535
 536         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 537
 538         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 539                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 540                                        struct kiocb, ki_list);
 541
 542                 list_del_init(&req->ki_list);
 543                 kiocb_cancel(req);
 544         }
 545
 546         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 547
 548         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 549         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 550 }
 551
 552 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 553 {
 554         unsigned i, new_nr;
 555         struct kioctx_table *table, *old;
 556         struct aio_ring *ring;
 557
 558         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 559         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 560
 561         while (1) {
 562                 if (table)
 563                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 564                                 if (!table->table[i]) {
 565                                         ctx->id = i;
 566                                         table->table[i] = ctx;
 567                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 568
 569                                         /* While kioctx setup is in progress,
 570                                          * we are protected from page migration
 571                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 572                                          */
 573                                         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 574                                         ring->id = ctx->id;
 575                                         kunmap_atomic(ring);
 576                                         return 0;
 577                                 }
 578
 579                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 580                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 581
 582                 table = kzalloc(sizeof(*table) + sizeof(struct kioctx *) *
 583                                 new_nr, GFP_KERNEL);
 584                 if (!table)
 585                         return -ENOMEM;
 586
 587                 table->nr = new_nr;
 588
 589                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 590                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 591
 592                 if (!old) {
 593                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 594                 } else if (table->nr > old->nr) {
 595                         memcpy(table->table, old->table,
 596                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 597
 598                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 599                         kfree_rcu(old, rcu);
 600                 } else {
 601                         kfree(table);
 602                         table = old;
 603                 }
 604         }
 605 }
 606
 607 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 608 {
 609         spin_lock(&aio_nr_lock);
 610         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 611                 aio_nr = 0;
 612         else
 613                 aio_nr -= nr;
 614         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 615 }
 616
 617 /* ioctx_alloc
 618  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 619  */
 620 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 621 {
 622         struct mm_struct *mm = current->mm;
 623         struct kioctx *ctx;
 624         int err = -ENOMEM;
 625
 626         /*
 627          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 628          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 629          *
 630          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 631          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 632          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 633          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 634          */
 635         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 636         nr_events *= 2;
 637
 638         /* Prevent overflows */
 639         if ((nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) ||
 640             (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct kiocb)))) {
 641                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 642                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 643         }
 644
 645         if (!nr_events || (unsigned long)nr_events > (aio_max_nr * 2UL))
 646                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 647
 648         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 649         if (!ctx)
 650                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 651
 652         ctx->max_reqs = nr_events;
 653
 654         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 655         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 656         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 657         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 658          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 659         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 660         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 661
 662         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 663
 664         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users))
 665                 goto err;
 666
 667         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs))
 668                 goto err;
 669
 670         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 671         if (!ctx->cpu)
 672                 goto err;
 673
 674         err = aio_setup_ring(ctx);
 675         if (err < 0)
 676                 goto err;
 677
 678         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 679         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 680         if (ctx->req_batch < 1)
 681                 ctx->req_batch = 1;
 682
 683         /* limit the number of system wide aios */
 684         spin_lock(&aio_nr_lock);
 685         if (aio_nr + nr_events > (aio_max_nr * 2UL) ||
 686             aio_nr + nr_events < aio_nr) {
 687                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 688                 err = -EAGAIN;
 689                 goto err_ctx;
 690         }
 691         aio_nr += ctx->max_reqs;
 692         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 693
 694         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 695         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 696
 697         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 698         if (err)
 699                 goto err_cleanup;
 700
 701         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 702         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 703
 704         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 705                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 706         return ctx;
 707
 708 err_cleanup:
 709         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 710 err_ctx:
 711         aio_free_ring(ctx);
 712 err:
 713         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 714         free_percpu(ctx->cpu);
 715         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 716         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 717         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 718         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 719         return ERR_PTR(err);
 720 }
 721
 722 /* kill_ioctx
 723  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 724  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 725  *      the rapid destruction of the kioctx.
 726  */
 727 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 728                 struct completion *requests_done)
 729 {
 730         struct kioctx_table *table;
 731
 732         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1))
 733                 return -EINVAL;
 734
 735
 736         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 737         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 738         WARN_ON(ctx != table->table[ctx->id]);
 739         table->table[ctx->id] = NULL;
 740         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 741
 742         /* percpu_ref_kill() will do the necessary call_rcu() */
 743         wake_up_all(&ctx->wait);
 744
 745         /*
 746          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 747          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 748          * has already returned, so io_setup() could potentially return
 749          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 750          *  could tell).
 751          */
 752         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 753
 754         if (ctx->mmap_size)
 755                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 756
 757         ctx->requests_done = requests_done;
 758         percpu_ref_kill(&ctx->users);
 759         return 0;
 760 }
 761
 762 /* wait_on_sync_kiocb:
 763  *      Waits on the given sync kiocb to complete.
 764  */
 765 ssize_t wait_on_sync_kiocb(struct kiocb *req)
 766 {
 767         while (!req->ki_ctx) {
 768                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 769                 if (req->ki_ctx)
 770                         break;
 771                 io_schedule();
 772         }
 773         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 774         return req->ki_user_data;
 775 }
 776 EXPORT_SYMBOL(wait_on_sync_kiocb);
 777
 778 /*
 779  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 780  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 781  * called on the context.
 782  *
 783  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 784  * them.
 785  */
 786 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 787 {
 788         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 789         int i;
 790
 791         if (!table)
 792                 return;
 793
 794         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
 795                 struct kioctx *ctx = table->table[i];
 796
 797                 if (!ctx)
 798                         continue;
 799                 /*
 800                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
 801                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
 802                  * this is not necessarily our ->mm.
 803                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
 804                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
 805                  */
 806                 ctx->mmap_size = 0;
 807                 kill_ioctx(mm, ctx, NULL);
 808         }
 809
 810         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
 811         kfree(table);
 812 }
 813
 814 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 815 {
 816         struct kioctx_cpu *kcpu;
 817         unsigned long flags;
 818
 819         local_irq_save(flags);
 820         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 821         kcpu->reqs_available += nr;
 822
 823         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 824                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 825                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 826         }
 827
 828         local_irq_restore(flags);
 829 }
 830
 831 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 832 {
 833         struct kioctx_cpu *kcpu;
 834         bool ret = false;
 835         unsigned long flags;
 836
 837         local_irq_save(flags);
 838         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 839         if (!kcpu->reqs_available) {
 840                 int old, avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 841
 842                 do {
 843                         if (avail < ctx->req_batch)
 844                                 goto out;
 845
 846                         old = avail;
 847                         avail = atomic_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 848                                                avail, avail - ctx->req_batch);
 849                 } while (avail != old);
 850
 851                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 852         }
 853
 854         ret = true;
 855         kcpu->reqs_available--;
 856 out:
 857         local_irq_restore(flags);
 858         return ret;
 859 }
 860
 861 /* refill_reqs_available
 862  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
 863  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
 864  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
 865  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
 866  *      called holding ctx->completion_lock.
 867  */
 868 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
 869                                   unsigned tail)
 870 {
 871         unsigned events_in_ring, completed;
 872
 873         /* Clamp head since userland can write to it. */
 874         head %= ctx->nr_events;
 875         if (head <= tail)
 876                 events_in_ring = tail - head;
 877         else
 878                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
 879
 880         completed = ctx->completed_events;
 881         if (events_in_ring < completed)
 882                 completed -= events_in_ring;
 883         else
 884                 completed = 0;
 885
 886         if (!completed)
 887                 return;
 888
 889         ctx->completed_events -= completed;
 890         put_reqs_available(ctx, completed);
 891 }
 892
 893 /* user_refill_reqs_available
 894  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
 895  *      out of space in the completion ring.
 896  */
 897 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 898 {
 899         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
 900         if (ctx->completed_events) {
 901                 struct aio_ring *ring;
 902                 unsigned head;
 903
 904                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
 905                  * here, but that's okay since whether we read the old version
 906                  * or the new version, and either will be valid.  The important
 907                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
 908                  * aio_complete() from updating tail by holding
 909                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
 910                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
 911                  * safe/right thing.
 912                  */
 913                 ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 914                 head = ring->head;
 915                 kunmap_atomic(ring);
 916
 917                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
 918         }
 919
 920         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
 921 }
 922
 923 /* aio_get_req
 924  *      Allocate a slot for an aio request.
 925  * Returns NULL if no requests are free.
 926  */
 927 static inline struct kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
 928 {
 929         struct kiocb *req;
 930
 931         if (!get_reqs_available(ctx)) {
 932                 user_refill_reqs_available(ctx);
 933                 if (!get_reqs_available(ctx))
 934                         return NULL;
 935         }
 936
 937         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
 938         if (unlikely(!req))
 939                 goto out_put;
 940
 941         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
 942
 943         req->ki_ctx = ctx;
 944         return req;
 945 out_put:
 946         put_reqs_available(ctx, 1);
 947         return NULL;
 948 }
 949
 950 static void kiocb_free(struct kiocb *req)
 951 {
 952         if (req->ki_filp)
 953                 fput(req->ki_filp);
 954         if (req->ki_eventfd != NULL)
 955                 eventfd_ctx_put(req->ki_eventfd);
 956         kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
 957 }
 958
 959 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
 960 {
 961         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
 962         struct mm_struct *mm = current->mm;
 963         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
 964         struct kioctx_table *table;
 965         unsigned id;
 966
 967         if (get_user(id, &ring->id))
 968                 return NULL;
 969
 970         rcu_read_lock();
 971         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 972
 973         if (!table || id >= table->nr)
 974                 goto out;
 975
 976         ctx = table->table[id];
 977         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
 978                 percpu_ref_get(&ctx->users);
 979                 ret = ctx;
 980         }
 981 out:
 982         rcu_read_unlock();
 983         return ret;
 984 }
 985
 986 /* aio_complete
 987  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
 988  */
 989 void aio_complete(struct kiocb *iocb, long res, long res2)
 990 {
 991         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
 992         struct aio_ring *ring;
 993         struct io_event *ev_page, *event;
 994         unsigned tail, pos, head;
 995         unsigned long   flags;
 996
 997         /*
 998          * Special case handling for sync iocbs:
 999          *  - events go directly into the iocb for fast handling
1000          *  - the sync task with the iocb in its stack holds the single iocb
1001          *    ref, no other paths have a way to get another ref
1002          *  - the sync task helpfully left a reference to itself in the iocb
1003          */
1004         if (is_sync_kiocb(iocb)) {
1005                 iocb->ki_user_data = res;
1006                 smp_wmb();
1007                 iocb->ki_ctx = ERR_PTR(-EXDEV);
1008                 wake_up_process(iocb->ki_obj.tsk);
1009                 return;
1010         }
1011
1012         if (iocb->ki_list.next) {
1013                 unsigned long flags;
1014
1015                 spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1016                 list_del(&iocb->ki_list);
1017                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1018         }
1019
1020         /*
1021          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1022          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1023          * pointer since we might be called from irq context.
1024          */
1025         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1026
1027         tail = ctx->tail;
1028         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1029
1030         if (++tail >= ctx->nr_events)
1031                 tail = 0;
1032
1033         ev_page = kmap_atomic(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1034         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1035
1036         event->obj = (u64)(unsigned long)iocb->ki_obj.user;
1037         event->data = iocb->ki_user_data;
1038         event->res = res;
1039         event->res2 = res2;
1040
1041         kunmap_atomic(ev_page);
1042         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1043
1044         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %lx %lx\n",
1045                  ctx, tail, iocb, iocb->ki_obj.user, iocb->ki_user_data,
1046                  res, res2);
1047
1048         /* after flagging the request as done, we
1049          * must never even look at it again
1050          */
1051         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1052
1053         ctx->tail = tail;
1054
1055         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1056         head = ring->head;
1057         ring->tail = tail;
1058         kunmap_atomic(ring);
1059         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1060
1061         ctx->completed_events++;
1062         if (ctx->completed_events > 1)
1063                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1064         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1065
1066         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1067
1068         /*
1069          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1070          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1071          * from IRQ context.
1072          */
1073         if (iocb->ki_eventfd != NULL)
1074                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1075
1076         /* everything turned out well, dispose of the aiocb. */
1077         kiocb_free(iocb);
1078
1079         /*
1080          * We have to order our ring_info tail store above and test
1081          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1082          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1083          * ordered with the unlocked test.
1084          */
1085         smp_mb();
1086
1087         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1088                 wake_up(&ctx->wait);
1089
1090         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1091 }
1092 EXPORT_SYMBOL(aio_complete);
1093
1094 /* aio_read_events_ring
1095  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1096  *      events fetched
1097  */
1098 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1099                                  struct io_event __user *event, long nr)
1100 {
1101         struct aio_ring *ring;
1102         unsigned head, tail, pos;
1103         long ret = 0;
1104         int copy_ret;
1105
1106         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1107
1108         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1109         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1110         head = ring->head;
1111         tail = ring->tail;
1112         kunmap_atomic(ring);
1113
1114         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1115
1116         if (head == tail)
1117                 goto out;
1118
1119         head %= ctx->nr_events;
1120         tail %= ctx->nr_events;
1121
1122         while (ret < nr) {
1123                 long avail;
1124                 struct io_event *ev;
1125                 struct page *page;
1126
1127                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1128                 if (head == tail)
1129                         break;
1130
1131                 avail = min(avail, nr - ret);
1132                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE -
1133                             ((head + AIO_EVENTS_OFFSET) % AIO_EVENTS_PER_PAGE));
1134
1135                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1136                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1137                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1138
1139                 ev = kmap(page);
1140                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1141                                         sizeof(*ev) * avail);
1142                 kunmap(page);
1143
1144                 if (unlikely(copy_ret)) {
1145                         ret = -EFAULT;
1146                         goto out;
1147                 }
1148
1149                 ret += avail;
1150                 head += avail;
1151                 head %= ctx->nr_events;
1152         }
1153
1154         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1155         ring->head = head;
1156         kunmap_atomic(ring);
1157         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1158
1159         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1160 out:
1161         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1162
1163         return ret;
1164 }
1165
1166 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1167                             struct io_event __user *event, long *i)
1168 {
1169         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1170
1171         if (ret > 0)
1172                 *i += ret;
1173
1174         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1175                 ret = -EINVAL;
1176
1177         if (!*i)
1178                 *i = ret;
1179
1180         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1181 }
1182
1183 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1184                         struct io_event __user *event,
1185                         struct timespec __user *timeout)
1186 {
1187         ktime_t until = { .tv64 = KTIME_MAX };
1188         long ret = 0;
1189
1190         if (timeout) {
1191                 struct timespec ts;
1192
1193                 if (unlikely(copy_from_user(&ts, timeout, sizeof(ts))))
1194                         return -EFAULT;
1195
1196                 until = timespec_to_ktime(ts);
1197         }
1198
1199         /*
1200          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1201          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1202          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1203          *
1204          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1205          * the task state back to TASK_RUNNING.
1206          *
1207          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1208          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1209          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1210          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1211          * something to be aware of when touching this code.
1212          */
1213         wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1214                         aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret), until);
1215
1216         if (!ret && signal_pending(current))
1217                 ret = -EINTR;
1218
1219         return ret;
1220 }
1221
1222 /* sys_io_setup:
1223  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1224  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1225  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1226  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1227  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1228  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1229  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1230  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1231  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1232  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1233  *      implemented.
1234  */
1235 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1236 {
1237         struct kioctx *ioctx = NULL;
1238         unsigned long ctx;
1239         long ret;
1240
1241         ret = get_user(ctx, ctxp);
1242         if (unlikely(ret))
1243                 goto out;
1244
1245         ret = -EINVAL;
1246         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1247                 pr_debug("EINVAL: io_setup: ctx %lu nr_events %u\n",
1248                          ctx, nr_events);
1249                 goto out;
1250         }
1251
1252         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1253         ret = PTR_ERR(ioctx);
1254         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1255                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1256                 if (ret)
1257                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1258                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1259         }
1260
1261 out:
1262         return ret;
1263 }
1264
1265 /* sys_io_destroy:
1266  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1267  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1268  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1269  *      is invalid.
1270  */
1271 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1272 {
1273         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1274         if (likely(NULL != ioctx)) {
1275                 struct completion requests_done =
1276                         COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(requests_done);
1277                 int ret;
1278
1279                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1280                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1281                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1282                  */
1283                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &requests_done);
1284                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1285
1286                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1287                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1288                  * is destroyed.
1289                  */
1290                 if (!ret)
1291                         wait_for_completion(&requests_done);
1292
1293                 return ret;
1294         }
1295         pr_debug("EINVAL: io_destroy: invalid context id\n");
1296         return -EINVAL;
1297 }
1298
1299 typedef ssize_t (aio_rw_op)(struct kiocb *, const struct iovec *,
1300                             unsigned long, loff_t);
1301 typedef ssize_t (rw_iter_op)(struct kiocb *, struct iov_iter *);
1302
1303 static ssize_t aio_setup_vectored_rw(struct kiocb *kiocb,
1304                                      int rw, char __user *buf,
1305                                      unsigned long *nr_segs,
1306                                      struct iovec **iovec,
1307                                      bool compat)
1308 {
1309         ssize_t ret;
1310
1311         *nr_segs = kiocb->ki_nbytes;
1312
1313 #ifdef CONFIG_COMPAT
1314         if (compat)
1315                 ret = compat_rw_copy_check_uvector(rw,
1316                                 (struct compat_iovec __user *)buf,
1317                                 *nr_segs, UIO_FASTIOV, *iovec, iovec);
1318         else
1319 #endif
1320                 ret = rw_copy_check_uvector(rw,
1321                                 (struct iovec __user *)buf,
1322                                 *nr_segs, UIO_FASTIOV, *iovec, iovec);
1323         if (ret < 0)
1324                 return ret;
1325
1326         /* ki_nbytes now reflect bytes instead of segs */
1327         kiocb->ki_nbytes = ret;
1328         return 0;
1329 }
1330
1331 static ssize_t aio_setup_single_vector(struct kiocb *kiocb,
1332                                        int rw, char __user *buf,
1333                                        unsigned long *nr_segs,
1334                                        struct iovec *iovec)
1335 {
1336         if (unlikely(!access_ok(!rw, buf, kiocb->ki_nbytes)))
1337                 return -EFAULT;
1338
1339         iovec->iov_base = buf;
1340         iovec->iov_len = kiocb->ki_nbytes;
1341         *nr_segs = 1;
1342         return 0;
1343 }
1344
1345 /*
1346  * aio_run_iocb:
1347  *      Performs the initial checks and io submission.
1348  */
1349 static ssize_t aio_run_iocb(struct kiocb *req, unsigned opcode,
1350                             char __user *buf, bool compat)
1351 {
1352         struct file *file = req->ki_filp;
1353         ssize_t ret;
1354         unsigned long nr_segs;
1355         int rw;
1356         fmode_t mode;
1357         aio_rw_op *rw_op;
1358         rw_iter_op *iter_op;
1359         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1360         struct iov_iter iter;
1361
1362         switch (opcode) {
1363         case IOCB_CMD_PREAD:
1364         case IOCB_CMD_PREADV:
1365                 mode    = FMODE_READ;
1366                 rw      = READ;
1367                 rw_op   = file->f_op->aio_read;
1368                 iter_op = file->f_op->read_iter;
1369                 goto rw_common;
1370
1371         case IOCB_CMD_PWRITE:
1372         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1373                 mode    = FMODE_WRITE;
1374                 rw      = WRITE;
1375                 rw_op   = file->f_op->aio_write;
1376                 iter_op = file->f_op->write_iter;
1377                 goto rw_common;
1378 rw_common:
1379                 if (unlikely(!(file->f_mode & mode)))
1380                         return -EBADF;
1381
1382                 if (!rw_op && !iter_op)
1383                         return -EINVAL;
1384
1385                 ret = (opcode == IOCB_CMD_PREADV ||
1386                        opcode == IOCB_CMD_PWRITEV)
1387                         ? aio_setup_vectored_rw(req, rw, buf, &nr_segs,
1388                                                 &iovec, compat)
1389                         : aio_setup_single_vector(req, rw, buf, &nr_segs,
1390                                                   iovec);
1391                 if (!ret)
1392                         ret = rw_verify_area(rw, file, &req->ki_pos, req->ki_nbytes);
1393                 if (ret < 0) {
1394                         if (iovec != inline_vecs)
1395                                 kfree(iovec);
1396                         return ret;
1397                 }
1398
1399                 req->ki_nbytes = ret;
1400
1401                 /* XXX: move/kill - rw_verify_area()? */
1402                 /* This matches the pread()/pwrite() logic */
1403                 if (req->ki_pos < 0) {
1404                         ret = -EINVAL;
1405                         break;
1406                 }
1407
1408                 if (rw == WRITE)
1409                         file_start_write(file);
1410
1411                 if (iter_op) {
1412                         iov_iter_init(&iter, rw, iovec, nr_segs, req->ki_nbytes);
1413                         ret = iter_op(req, &iter);
1414                 } else {
1415                         ret = rw_op(req, iovec, nr_segs, req->ki_pos);
1416                 }
1417
1418                 if (rw == WRITE)
1419                         file_end_write(file);
1420                 break;
1421
1422         case IOCB_CMD_FDSYNC:
1423                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1424                         return -EINVAL;
1425
1426                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 1);
1427                 break;
1428
1429         case IOCB_CMD_FSYNC:
1430                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1431                         return -EINVAL;
1432
1433                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 0);
1434                 break;
1435
1436         default:
1437                 pr_debug("EINVAL: no operation provided\n");
1438                 return -EINVAL;
1439         }
1440
1441         if (iovec != inline_vecs)
1442                 kfree(iovec);
1443
1444         if (ret != -EIOCBQUEUED) {
1445                 /*
1446                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1447                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1448                  */
1449                 if (unlikely(ret == -ERESTARTSYS || ret == -ERESTARTNOINTR ||
1450                              ret == -ERESTARTNOHAND ||
1451                              ret == -ERESTART_RESTARTBLOCK))
1452                         ret = -EINTR;
1453                 aio_complete(req, ret, 0);
1454         }
1455
1456         return 0;
1457 }
1458
1459 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1460                          struct iocb *iocb, bool compat)
1461 {
1462         struct kiocb *req;
1463         ssize_t ret;
1464
1465         /* enforce forwards compatibility on users */
1466         if (unlikely(iocb->aio_reserved1 || iocb->aio_reserved2)) {
1467                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1468                 return -EINVAL;
1469         }
1470
1471         /* prevent overflows */
1472         if (unlikely(
1473             (iocb->aio_buf != (unsigned long)iocb->aio_buf) ||
1474             (iocb->aio_nbytes != (size_t)iocb->aio_nbytes) ||
1475             ((ssize_t)iocb->aio_nbytes < 0)
1476            )) {
1477                 pr_debug("EINVAL: io_submit: overflow check\n");
1478                 return -EINVAL;
1479         }
1480
1481         req = aio_get_req(ctx);
1482         if (unlikely(!req))
1483                 return -EAGAIN;
1484
1485         req->ki_filp = fget(iocb->aio_fildes);
1486         if (unlikely(!req->ki_filp)) {
1487                 ret = -EBADF;
1488                 goto out_put_req;
1489         }
1490
1491         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1492                 /*
1493                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1494                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1495                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1496                  * event using the eventfd_signal() function.
1497                  */
1498                 req->ki_eventfd = eventfd_ctx_fdget((int) iocb->aio_resfd);
1499                 if (IS_ERR(req->ki_eventfd)) {
1500                         ret = PTR_ERR(req->ki_eventfd);
1501                         req->ki_eventfd = NULL;
1502                         goto out_put_req;
1503                 }
1504         }
1505
1506         ret = put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key);
1507         if (unlikely(ret)) {
1508                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1509                 goto out_put_req;
1510         }
1511
1512         req->ki_obj.user = user_iocb;
1513         req->ki_user_data = iocb->aio_data;
1514         req->ki_pos = iocb->aio_offset;
1515         req->ki_nbytes = iocb->aio_nbytes;
1516
1517         ret = aio_run_iocb(req, iocb->aio_lio_opcode,
1518                            (char __user *)(unsigned long)iocb->aio_buf,
1519                            compat);
1520         if (ret)
1521                 goto out_put_req;
1522
1523         return 0;
1524 out_put_req:
1525         put_reqs_available(ctx, 1);
1526         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1527         kiocb_free(req);
1528         return ret;
1529 }
1530
1531 long do_io_submit(aio_context_t ctx_id, long nr,
1532                   struct iocb __user *__user *iocbpp, bool compat)
1533 {
1534         struct kioctx *ctx;
1535         long ret = 0;
1536         int i = 0;
1537         struct blk_plug plug;
1538
1539         if (unlikely(nr < 0))
1540                 return -EINVAL;
1541
1542         if (unlikely(nr > LONG_MAX/sizeof(*iocbpp)))
1543                 nr = LONG_MAX/sizeof(*iocbpp);
1544
1545         if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, iocbpp, (nr*sizeof(*iocbpp)))))
1546                 return -EFAULT;
1547
1548         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1549         if (unlikely(!ctx)) {
1550                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1551                 return -EINVAL;
1552         }
1553
1554         blk_start_plug(&plug);
1555
1556         /*
1557          * AKPM: should this return a partial result if some of the IOs were
1558          * successfully submitted?
1559          */
1560         for (i=0; i<nr; i++) {
1561                 struct iocb __user *user_iocb;
1562                 struct iocb tmp;
1563
1564                 if (unlikely(__get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
1565                         ret = -EFAULT;
1566                         break;
1567                 }
1568
1569                 if (unlikely(copy_from_user(&tmp, user_iocb, sizeof(tmp)))) {
1570                         ret = -EFAULT;
1571                         break;
1572                 }
1573
1574                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, &tmp, compat);
1575                 if (ret)
1576                         break;
1577         }
1578         blk_finish_plug(&plug);
1579
1580         percpu_ref_put(&ctx->users);
1581         return i ? i : ret;
1582 }
1583
1584 /* sys_io_submit:
1585  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
1586  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
1587  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
1588  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
1589  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
1590  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
1591  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
1592  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
1593  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
1594  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
1595  */
1596 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
1597                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
1598 {
1599         return do_io_submit(ctx_id, nr, iocbpp, 0);
1600 }
1601
1602 /* lookup_kiocb
1603  *      Finds a given iocb for cancellation.
1604  */
1605 static struct kiocb *lookup_kiocb(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *iocb,
1606                                   u32 key)
1607 {
1608         struct list_head *pos;
1609
1610         assert_spin_locked(&ctx->ctx_lock);
1611
1612         if (key != KIOCB_KEY)
1613                 return NULL;
1614
1615         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
1616         list_for_each(pos, &ctx->active_reqs) {
1617                 struct kiocb *kiocb = list_kiocb(pos);
1618                 if (kiocb->ki_obj.user == iocb)
1619                         return kiocb;
1620         }
1621         return NULL;
1622 }
1623
1624 /* sys_io_cancel:
1625  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
1626  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
1627  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
1628  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
1629  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
1630  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
1631  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
1632  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1633  */
1634 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
1635                 struct io_event __user *, result)
1636 {
1637         struct kioctx *ctx;
1638         struct kiocb *kiocb;
1639         u32 key;
1640         int ret;
1641
1642         ret = get_user(key, &iocb->aio_key);
1643         if (unlikely(ret))
1644                 return -EFAULT;
1645
1646         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1647         if (unlikely(!ctx))
1648                 return -EINVAL;
1649
1650         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1651
1652         kiocb = lookup_kiocb(ctx, iocb, key);
1653         if (kiocb)
1654                 ret = kiocb_cancel(kiocb);
1655         else
1656                 ret = -EINVAL;
1657
1658         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1659
1660         if (!ret) {
1661                 /*
1662                  * The result argument is no longer used - the io_event is
1663                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
1664                  * cancellation is progress:
1665                  */
1666                 ret = -EINPROGRESS;
1667         }
1668
1669         percpu_ref_put(&ctx->users);
1670
1671         return ret;
1672 }
1673
1674 /* io_getevents:
1675  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
1676  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
1677  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
1678  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
1679  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
1680  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
1681  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
1682  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
1683  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
1684  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1685  */
1686 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
1687                 long, min_nr,
1688                 long, nr,
1689                 struct io_event __user *, events,
1690                 struct timespec __user *, timeout)
1691 {
1692         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1693         long ret = -EINVAL;
1694
1695         if (likely(ioctx)) {
1696                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
1697                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, timeout);
1698                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1699         }
1700         return ret;
1701 }