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_flags |= VM_DONTEXPAND;
 277         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
 278         return 0;
 279 }
 280
 281 static int aio_ring_remap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 282 {
 283         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 284         struct kioctx_table *table;
 285         int i, res = -EINVAL;
 286
 287         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 288         rcu_read_lock();
 289         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 290         for (i = 0; i < table->nr; i++) {
 291                 struct kioctx *ctx;
 292
 293                 ctx = table->table[i];
 294                 if (ctx && ctx->aio_ring_file == file) {
 295                         if (!atomic_read(&ctx->dead)) {
 296                                 ctx->user_id = ctx->mmap_base = vma->vm_start;
 297                                 res = 0;
 298                         }
 299                         break;
 300                 }
 301         }
 302
 303         rcu_read_unlock();
 304         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 305         return res;
 306 }
 307
 308 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
 309         .mmap = aio_ring_mmap,
 310         .mremap = aio_ring_remap,
 311 };
 312
 313 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 314 static int aio_migratepage(struct address_space *mapping, struct page *new,
 315                         struct page *old, enum migrate_mode mode)
 316 {
 317         struct kioctx *ctx;
 318         unsigned long flags;
 319         pgoff_t idx;
 320         int rc;
 321
 322         rc = 0;
 323
 324         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
 325         spin_lock(&mapping->private_lock);
 326         ctx = mapping->private_data;
 327         if (!ctx) {
 328                 rc = -EINVAL;
 329                 goto out;
 330         }
 331
 332         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
 333          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
 334          * a partially initialized kiotx.
 335          */
 336         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
 337                 rc = -EAGAIN;
 338                 goto out;
 339         }
 340
 341         idx = old->index;
 342         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
 343                 /* Make sure the old page hasn't already been changed */
 344                 if (ctx->ring_pages[idx] != old)
 345                         rc = -EAGAIN;
 346         } else
 347                 rc = -EINVAL;
 348
 349         if (rc != 0)
 350                 goto out_unlock;
 351
 352         /* Writeback must be complete */
 353         BUG_ON(PageWriteback(old));
 354         get_page(new);
 355
 356         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, new, old, NULL, mode, 1);
 357         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 358                 put_page(new);
 359                 goto out_unlock;
 360         }
 361
 362         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
 363          * while the old page is copied to the new.  This prevents new
 364          * events from being lost.
 365          */
 366         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
 367         migrate_page_copy(new, old);
 368         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != old);
 369         ctx->ring_pages[idx] = new;
 370         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
 371
 372         /* The old page is no longer accessible. */
 373         put_page(old);
 374
 375 out_unlock:
 376         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 377 out:
 378         spin_unlock(&mapping->private_lock);
 379         return rc;
 380 }
 381 #endif
 382
 383 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
 384         .set_page_dirty = __set_page_dirty_no_writeback,
 385 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 386         .migratepage    = aio_migratepage,
 387 #endif
 388 };
 389
 390 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx)
 391 {
 392         struct aio_ring *ring;
 393         unsigned nr_events = ctx->max_reqs;
 394         struct mm_struct *mm = current->mm;
 395         unsigned long size, unused;
 396         int nr_pages;
 397         int i;
 398         struct file *file;
 399
 400         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
 401         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
 402
 403         size = sizeof(struct aio_ring);
 404         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
 405
 406         nr_pages = PFN_UP(size);
 407         if (nr_pages < 0)
 408                 return -EINVAL;
 409
 410         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
 411         if (IS_ERR(file)) {
 412                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 413                 return -ENOMEM;
 414         }
 415
 416         ctx->aio_ring_file = file;
 417         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
 418                         / sizeof(struct io_event);
 419
 420         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
 421         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
 422                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
 423                                           GFP_KERNEL);
 424                 if (!ctx->ring_pages) {
 425                         put_aio_ring_file(ctx);
 426                         return -ENOMEM;
 427                 }
 428         }
 429
 430         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 431                 struct page *page;
 432                 page = find_or_create_page(file->f_inode->i_mapping,
 433                                            i, GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
 434                 if (!page)
 435                         break;
 436                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
 437                          current->pid, i, page_count(page));
 438                 SetPageUptodate(page);
 439                 unlock_page(page);
 440
 441                 ctx->ring_pages[i] = page;
 442         }
 443         ctx->nr_pages = i;
 444
 445         if (unlikely(i != nr_pages)) {
 446                 aio_free_ring(ctx);
 447                 return -ENOMEM;
 448         }
 449
 450         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 451         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
 452
 453         down_write(&mm->mmap_sem);
 454         ctx->mmap_base = do_mmap_pgoff(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
 455                                        PROT_READ | PROT_WRITE,
 456                                        MAP_SHARED, 0, &unused);
 457         up_write(&mm->mmap_sem);
 458         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
 459                 ctx->mmap_size = 0;
 460                 aio_free_ring(ctx);
 461                 return -ENOMEM;
 462         }
 463
 464         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
 465
 466         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
 467         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
 468
 469         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 470         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
 471         ring->id = ~0U;
 472         ring->head = ring->tail = 0;
 473         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
 474         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
 475         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
 476         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
 477         kunmap_atomic(ring);
 478         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
 479
 480         return 0;
 481 }
 482
 483 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
 484 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
 485 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
 486
 487 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *req, kiocb_cancel_fn *cancel)
 488 {
 489         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
 490         unsigned long flags;
 491
 492         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 493
 494         if (!req->ki_list.next)
 495                 list_add(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 496
 497         req->ki_cancel = cancel;
 498
 499         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 500 }
 501 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 502
 503 static int kiocb_cancel(struct kiocb *kiocb)
 504 {
 505         kiocb_cancel_fn *old, *cancel;
 506
 507         /*
 508          * Don't want to set kiocb->ki_cancel = KIOCB_CANCELLED unless it
 509          * actually has a cancel function, hence the cmpxchg()
 510          */
 511
 512         cancel = ACCESS_ONCE(kiocb->ki_cancel);
 513         do {
 514                 if (!cancel || cancel == KIOCB_CANCELLED)
 515                         return -EINVAL;
 516
 517                 old = cancel;
 518                 cancel = cmpxchg(&kiocb->ki_cancel, old, KIOCB_CANCELLED);
 519         } while (cancel != old);
 520
 521         return cancel(kiocb);
 522 }
 523
 524 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 525 {
 526         struct kioctx *ctx = container_of(work, struct kioctx, free_work);
 527
 528         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 529
 530         aio_free_ring(ctx);
 531         free_percpu(ctx->cpu);
 532         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 533         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 534         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 535 }
 536
 537 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 538 {
 539         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 540
 541         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 542         if (ctx->requests_done)
 543                 complete(ctx->requests_done);
 544
 545         INIT_WORK(&ctx->free_work, free_ioctx);
 546         schedule_work(&ctx->free_work);
 547 }
 548
 549 /*
 550  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 551  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 552  * now it's safe to cancel any that need to be.
 553  */
 554 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 555 {
 556         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 557         struct kiocb *req;
 558
 559         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 560
 561         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 562                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 563                                        struct kiocb, ki_list);
 564
 565                 list_del_init(&req->ki_list);
 566                 kiocb_cancel(req);
 567         }
 568
 569         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 570
 571         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 572         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 573 }
 574
 575 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 576 {
 577         unsigned i, new_nr;
 578         struct kioctx_table *table, *old;
 579         struct aio_ring *ring;
 580
 581         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 582         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 583
 584         while (1) {
 585                 if (table)
 586                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 587                                 if (!table->table[i]) {
 588                                         ctx->id = i;
 589                                         table->table[i] = ctx;
 590                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 591
 592                                         /* While kioctx setup is in progress,
 593                                          * we are protected from page migration
 594                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 595                                          */
 596                                         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 597                                         ring->id = ctx->id;
 598                                         kunmap_atomic(ring);
 599                                         return 0;
 600                                 }
 601
 602                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 603                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 604
 605                 table = kzalloc(sizeof(*table) + sizeof(struct kioctx *) *
 606                                 new_nr, GFP_KERNEL);
 607                 if (!table)
 608                         return -ENOMEM;
 609
 610                 table->nr = new_nr;
 611
 612                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 613                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 614
 615                 if (!old) {
 616                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 617                 } else if (table->nr > old->nr) {
 618                         memcpy(table->table, old->table,
 619                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 620
 621                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 622                         kfree_rcu(old, rcu);
 623                 } else {
 624                         kfree(table);
 625                         table = old;
 626                 }
 627         }
 628 }
 629
 630 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 631 {
 632         spin_lock(&aio_nr_lock);
 633         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 634                 aio_nr = 0;
 635         else
 636                 aio_nr -= nr;
 637         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 638 }
 639
 640 /* ioctx_alloc
 641  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 642  */
 643 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 644 {
 645         struct mm_struct *mm = current->mm;
 646         struct kioctx *ctx;
 647         int err = -ENOMEM;
 648
 649         /*
 650          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 651          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 652          *
 653          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 654          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 655          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 656          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 657          */
 658         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 659         nr_events *= 2;
 660
 661         /* Prevent overflows */
 662         if ((nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) ||
 663             (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct kiocb)))) {
 664                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 665                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 666         }
 667
 668         if (!nr_events || (unsigned long)nr_events > (aio_max_nr * 2UL))
 669                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 670
 671         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 672         if (!ctx)
 673                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 674
 675         ctx->max_reqs = nr_events;
 676
 677         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 678         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 679         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 680         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 681          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 682         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 683         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 684
 685         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 686
 687         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users, 0, GFP_KERNEL))
 688                 goto err;
 689
 690         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs, 0, GFP_KERNEL))
 691                 goto err;
 692
 693         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 694         if (!ctx->cpu)
 695                 goto err;
 696
 697         err = aio_setup_ring(ctx);
 698         if (err < 0)
 699                 goto err;
 700
 701         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 702         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 703         if (ctx->req_batch < 1)
 704                 ctx->req_batch = 1;
 705
 706         /* limit the number of system wide aios */
 707         spin_lock(&aio_nr_lock);
 708         if (aio_nr + nr_events > (aio_max_nr * 2UL) ||
 709             aio_nr + nr_events < aio_nr) {
 710                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 711                 err = -EAGAIN;
 712                 goto err_ctx;
 713         }
 714         aio_nr += ctx->max_reqs;
 715         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 716
 717         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 718         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 719
 720         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 721         if (err)
 722                 goto err_cleanup;
 723
 724         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 725         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 726
 727         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 728                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 729         return ctx;
 730
 731 err_cleanup:
 732         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 733 err_ctx:
 734         aio_free_ring(ctx);
 735 err:
 736         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 737         free_percpu(ctx->cpu);
 738         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 739         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 740         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 741         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 742         return ERR_PTR(err);
 743 }
 744
 745 /* kill_ioctx
 746  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 747  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 748  *      the rapid destruction of the kioctx.
 749  */
 750 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 751                 struct completion *requests_done)
 752 {
 753         struct kioctx_table *table;
 754
 755         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 756         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1)) {
 757                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 758                 return -EINVAL;
 759         }
 760
 761         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 762         WARN_ON(ctx != table->table[ctx->id]);
 763         table->table[ctx->id] = NULL;
 764         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 765
 766         /* percpu_ref_kill() will do the necessary call_rcu() */
 767         wake_up_all(&ctx->wait);
 768
 769         /*
 770          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 771          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 772          * has already returned, so io_setup() could potentially return
 773          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 774          *  could tell).
 775          */
 776         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 777
 778         if (ctx->mmap_size)
 779                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 780
 781         ctx->requests_done = requests_done;
 782         percpu_ref_kill(&ctx->users);
 783         return 0;
 784 }
 785
 786 /* wait_on_sync_kiocb:
 787  *      Waits on the given sync kiocb to complete.
 788  */
 789 ssize_t wait_on_sync_kiocb(struct kiocb *req)
 790 {
 791         while (!req->ki_ctx) {
 792                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 793                 if (req->ki_ctx)
 794                         break;
 795                 io_schedule();
 796         }
 797         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 798         return req->ki_user_data;
 799 }
 800 EXPORT_SYMBOL(wait_on_sync_kiocb);
 801
 802 /*
 803  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 804  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 805  * called on the context.
 806  *
 807  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 808  * them.
 809  */
 810 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 811 {
 812         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 813         int i;
 814
 815         if (!table)
 816                 return;
 817
 818         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
 819                 struct kioctx *ctx = table->table[i];
 820                 struct completion requests_done =
 821                         COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(requests_done);
 822
 823                 if (!ctx)
 824                         continue;
 825                 /*
 826                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
 827                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
 828                  * this is not necessarily our ->mm.
 829                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
 830                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
 831                  */
 832                 ctx->mmap_size = 0;
 833                 kill_ioctx(mm, ctx, &requests_done);
 834
 835                 /* Wait until all IO for the context are done. */
 836                 wait_for_completion(&requests_done);
 837         }
 838
 839         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
 840         kfree(table);
 841 }
 842
 843 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 844 {
 845         struct kioctx_cpu *kcpu;
 846         unsigned long flags;
 847
 848         local_irq_save(flags);
 849         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 850         kcpu->reqs_available += nr;
 851
 852         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 853                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 854                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 855         }
 856
 857         local_irq_restore(flags);
 858 }
 859
 860 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 861 {
 862         struct kioctx_cpu *kcpu;
 863         bool ret = false;
 864         unsigned long flags;
 865
 866         local_irq_save(flags);
 867         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 868         if (!kcpu->reqs_available) {
 869                 int old, avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 870
 871                 do {
 872                         if (avail < ctx->req_batch)
 873                                 goto out;
 874
 875                         old = avail;
 876                         avail = atomic_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 877                                                avail, avail - ctx->req_batch);
 878                 } while (avail != old);
 879
 880                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 881         }
 882
 883         ret = true;
 884         kcpu->reqs_available--;
 885 out:
 886         local_irq_restore(flags);
 887         return ret;
 888 }
 889
 890 /* refill_reqs_available
 891  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
 892  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
 893  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
 894  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
 895  *      called holding ctx->completion_lock.
 896  */
 897 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
 898                                   unsigned tail)
 899 {
 900         unsigned events_in_ring, completed;
 901
 902         /* Clamp head since userland can write to it. */
 903         head %= ctx->nr_events;
 904         if (head <= tail)
 905                 events_in_ring = tail - head;
 906         else
 907                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
 908
 909         completed = ctx->completed_events;
 910         if (events_in_ring < completed)
 911                 completed -= events_in_ring;
 912         else
 913                 completed = 0;
 914
 915         if (!completed)
 916                 return;
 917
 918         ctx->completed_events -= completed;
 919         put_reqs_available(ctx, completed);
 920 }
 921
 922 /* user_refill_reqs_available
 923  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
 924  *      out of space in the completion ring.
 925  */
 926 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 927 {
 928         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
 929         if (ctx->completed_events) {
 930                 struct aio_ring *ring;
 931                 unsigned head;
 932
 933                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
 934                  * here, but that's okay since whether we read the old version
 935                  * or the new version, and either will be valid.  The important
 936                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
 937                  * aio_complete() from updating tail by holding
 938                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
 939                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
 940                  * safe/right thing.
 941                  */
 942                 ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 943                 head = ring->head;
 944                 kunmap_atomic(ring);
 945
 946                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
 947         }
 948
 949         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
 950 }
 951
 952 /* aio_get_req
 953  *      Allocate a slot for an aio request.
 954  * Returns NULL if no requests are free.
 955  */
 956 static inline struct kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
 957 {
 958         struct kiocb *req;
 959
 960         if (!get_reqs_available(ctx)) {
 961                 user_refill_reqs_available(ctx);
 962                 if (!get_reqs_available(ctx))
 963                         return NULL;
 964         }
 965
 966         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
 967         if (unlikely(!req))
 968                 goto out_put;
 969
 970         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
 971
 972         req->ki_ctx = ctx;
 973         return req;
 974 out_put:
 975         put_reqs_available(ctx, 1);
 976         return NULL;
 977 }
 978
 979 static void kiocb_free(struct kiocb *req)
 980 {
 981         if (req->ki_filp)
 982                 fput(req->ki_filp);
 983         if (req->ki_eventfd != NULL)
 984                 eventfd_ctx_put(req->ki_eventfd);
 985         kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
 986 }
 987
 988 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
 989 {
 990         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
 991         struct mm_struct *mm = current->mm;
 992         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
 993         struct kioctx_table *table;
 994         unsigned id;
 995
 996         if (get_user(id, &ring->id))
 997                 return NULL;
 998
 999         rcu_read_lock();
1000         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
1001
1002         if (!table || id >= table->nr)
1003                 goto out;
1004
1005         ctx = table->table[id];
1006         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
1007                 percpu_ref_get(&ctx->users);
1008                 ret = ctx;
1009         }
1010 out:
1011         rcu_read_unlock();
1012         return ret;
1013 }
1014
1015 /* aio_complete
1016  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
1017  */
1018 void aio_complete(struct kiocb *iocb, long res, long res2)
1019 {
1020         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
1021         struct aio_ring *ring;
1022         struct io_event *ev_page, *event;
1023         unsigned tail, pos, head;
1024         unsigned long   flags;
1025
1026         /*
1027          * Special case handling for sync iocbs:
1028          *  - events go directly into the iocb for fast handling
1029          *  - the sync task with the iocb in its stack holds the single iocb
1030          *    ref, no other paths have a way to get another ref
1031          *  - the sync task helpfully left a reference to itself in the iocb
1032          */
1033         if (is_sync_kiocb(iocb)) {
1034                 iocb->ki_user_data = res;
1035                 smp_wmb();
1036                 iocb->ki_ctx = ERR_PTR(-EXDEV);
1037                 wake_up_process(iocb->ki_obj.tsk);
1038                 return;
1039         }
1040
1041         if (iocb->ki_list.next) {
1042                 unsigned long flags;
1043
1044                 spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1045                 list_del(&iocb->ki_list);
1046                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1047         }
1048
1049         /*
1050          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1051          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1052          * pointer since we might be called from irq context.
1053          */
1054         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1055
1056         tail = ctx->tail;
1057         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1058
1059         if (++tail >= ctx->nr_events)
1060                 tail = 0;
1061
1062         ev_page = kmap_atomic(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1063         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1064
1065         event->obj = (u64)(unsigned long)iocb->ki_obj.user;
1066         event->data = iocb->ki_user_data;
1067         event->res = res;
1068         event->res2 = res2;
1069
1070         kunmap_atomic(ev_page);
1071         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1072
1073         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %lx %lx\n",
1074                  ctx, tail, iocb, iocb->ki_obj.user, iocb->ki_user_data,
1075                  res, res2);
1076
1077         /* after flagging the request as done, we
1078          * must never even look at it again
1079          */
1080         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1081
1082         ctx->tail = tail;
1083
1084         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1085         head = ring->head;
1086         ring->tail = tail;
1087         kunmap_atomic(ring);
1088         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1089
1090         ctx->completed_events++;
1091         if (ctx->completed_events > 1)
1092                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1093         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1094
1095         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1096
1097         /*
1098          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1099          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1100          * from IRQ context.
1101          */
1102         if (iocb->ki_eventfd != NULL)
1103                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1104
1105         /* everything turned out well, dispose of the aiocb. */
1106         kiocb_free(iocb);
1107
1108         /*
1109          * We have to order our ring_info tail store above and test
1110          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1111          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1112          * ordered with the unlocked test.
1113          */
1114         smp_mb();
1115
1116         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1117                 wake_up(&ctx->wait);
1118
1119         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1120 }
1121 EXPORT_SYMBOL(aio_complete);
1122
1123 /* aio_read_events_ring
1124  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1125  *      events fetched
1126  */
1127 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1128                                  struct io_event __user *event, long nr)
1129 {
1130         struct aio_ring *ring;
1131         unsigned head, tail, pos;
1132         long ret = 0;
1133         int copy_ret;
1134
1135         /*
1136          * The mutex can block and wake us up and that will cause
1137          * wait_event_interruptible_hrtimeout() to schedule without sleeping
1138          * and repeat. This should be rare enough that it doesn't cause
1139          * peformance issues. See the comment in read_events() for more detail.
1140          */
1141         sched_annotate_sleep();
1142         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1143
1144         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1145         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1146         head = ring->head;
1147         tail = ring->tail;
1148         kunmap_atomic(ring);
1149
1150         /*
1151          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1152          * we also see the events that were stored up to the tail.
1153          */
1154         smp_rmb();
1155
1156         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1157
1158         if (head == tail)
1159                 goto out;
1160
1161         head %= ctx->nr_events;
1162         tail %= ctx->nr_events;
1163
1164         while (ret < nr) {
1165                 long avail;
1166                 struct io_event *ev;
1167                 struct page *page;
1168
1169                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1170                 if (head == tail)
1171                         break;
1172
1173                 avail = min(avail, nr - ret);
1174                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE -
1175                             ((head + AIO_EVENTS_OFFSET) % AIO_EVENTS_PER_PAGE));
1176
1177                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1178                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1179                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1180
1181                 ev = kmap(page);
1182                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1183                                         sizeof(*ev) * avail);
1184                 kunmap(page);
1185
1186                 if (unlikely(copy_ret)) {
1187                         ret = -EFAULT;
1188                         goto out;
1189                 }
1190
1191                 ret += avail;
1192                 head += avail;
1193                 head %= ctx->nr_events;
1194         }
1195
1196         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1197         ring->head = head;
1198         kunmap_atomic(ring);
1199         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1200
1201         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1202 out:
1203         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1204
1205         return ret;
1206 }
1207
1208 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1209                             struct io_event __user *event, long *i)
1210 {
1211         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1212
1213         if (ret > 0)
1214                 *i += ret;
1215
1216         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1217                 ret = -EINVAL;
1218
1219         if (!*i)
1220                 *i = ret;
1221
1222         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1223 }
1224
1225 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1226                         struct io_event __user *event,
1227                         struct timespec __user *timeout)
1228 {
1229         ktime_t until = { .tv64 = KTIME_MAX };
1230         long ret = 0;
1231
1232         if (timeout) {
1233                 struct timespec ts;
1234
1235                 if (unlikely(copy_from_user(&ts, timeout, sizeof(ts))))
1236                         return -EFAULT;
1237
1238                 until = timespec_to_ktime(ts);
1239         }
1240
1241         /*
1242          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1243          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1244          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1245          *
1246          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1247          * the task state back to TASK_RUNNING.
1248          *
1249          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1250          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1251          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1252          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1253          * something to be aware of when touching this code.
1254          */
1255         if (until.tv64 == 0)
1256                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret);
1257         else
1258                 wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1259                                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret),
1260                                 until);
1261
1262         if (!ret && signal_pending(current))
1263                 ret = -EINTR;
1264
1265         return ret;
1266 }
1267
1268 /* sys_io_setup:
1269  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1270  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1271  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1272  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1273  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1274  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1275  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1276  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1277  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1278  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1279  *      implemented.
1280  */
1281 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1282 {
1283         struct kioctx *ioctx = NULL;
1284         unsigned long ctx;
1285         long ret;
1286
1287         ret = get_user(ctx, ctxp);
1288         if (unlikely(ret))
1289                 goto out;
1290
1291         ret = -EINVAL;
1292         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1293                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1294                          ctx, nr_events);
1295                 goto out;
1296         }
1297
1298         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1299         ret = PTR_ERR(ioctx);
1300         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1301                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1302                 if (ret)
1303                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1304                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1305         }
1306
1307 out:
1308         return ret;
1309 }
1310
1311 /* sys_io_destroy:
1312  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1313  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1314  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1315  *      is invalid.
1316  */
1317 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1318 {
1319         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1320         if (likely(NULL != ioctx)) {
1321                 struct completion requests_done =
1322                         COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(requests_done);
1323                 int ret;
1324
1325                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1326                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1327                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1328                  */
1329                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &requests_done);
1330                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1331
1332                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1333                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1334                  * is destroyed.
1335                  */
1336                 if (!ret)
1337                         wait_for_completion(&requests_done);
1338
1339                 return ret;
1340         }
1341         pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1342         return -EINVAL;
1343 }
1344
1345 typedef ssize_t (aio_rw_op)(struct kiocb *, const struct iovec *,
1346                             unsigned long, loff_t);
1347 typedef ssize_t (rw_iter_op)(struct kiocb *, struct iov_iter *);
1348
1349 static ssize_t aio_setup_vectored_rw(struct kiocb *kiocb,
1350                                      int rw, char __user *buf,
1351                                      unsigned long *nr_segs,
1352                                      struct iovec **iovec,
1353                                      bool compat)
1354 {
1355         ssize_t ret;
1356
1357         *nr_segs = kiocb->ki_nbytes;
1358
1359 #ifdef CONFIG_COMPAT
1360         if (compat)
1361                 ret = compat_rw_copy_check_uvector(rw,
1362                                 (struct compat_iovec __user *)buf,
1363                                 *nr_segs, UIO_FASTIOV, *iovec, iovec);
1364         else
1365 #endif
1366                 ret = rw_copy_check_uvector(rw,
1367                                 (struct iovec __user *)buf,
1368                                 *nr_segs, UIO_FASTIOV, *iovec, iovec);
1369         if (ret < 0)
1370                 return ret;
1371
1372         /* ki_nbytes now reflect bytes instead of segs */
1373         kiocb->ki_nbytes = ret;
1374         return 0;
1375 }
1376
1377 static ssize_t aio_setup_single_vector(struct kiocb *kiocb,
1378                                        int rw, char __user *buf,
1379                                        unsigned long *nr_segs,
1380                                        struct iovec *iovec)
1381 {
1382         if (unlikely(!access_ok(!rw, buf, kiocb->ki_nbytes)))
1383                 return -EFAULT;
1384
1385         iovec->iov_base = buf;
1386         iovec->iov_len = kiocb->ki_nbytes;
1387         *nr_segs = 1;
1388         return 0;
1389 }
1390
1391 /*
1392  * aio_run_iocb:
1393  *      Performs the initial checks and io submission.
1394  */
1395 static ssize_t aio_run_iocb(struct kiocb *req, unsigned opcode,
1396                             char __user *buf, bool compat)
1397 {
1398         struct file *file = req->ki_filp;
1399         ssize_t ret;
1400         unsigned long nr_segs;
1401         int rw;
1402         fmode_t mode;
1403         aio_rw_op *rw_op;
1404         rw_iter_op *iter_op;
1405         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1406         struct iov_iter iter;
1407
1408         switch (opcode) {
1409         case IOCB_CMD_PREAD:
1410         case IOCB_CMD_PREADV:
1411                 mode    = FMODE_READ;
1412                 rw      = READ;
1413                 rw_op   = file->f_op->aio_read;
1414                 iter_op = file->f_op->read_iter;
1415                 goto rw_common;
1416
1417         case IOCB_CMD_PWRITE:
1418         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1419                 mode    = FMODE_WRITE;
1420                 rw      = WRITE;
1421                 rw_op   = file->f_op->aio_write;
1422                 iter_op = file->f_op->write_iter;
1423                 goto rw_common;
1424 rw_common:
1425                 if (unlikely(!(file->f_mode & mode)))
1426                         return -EBADF;
1427
1428                 if (!rw_op && !iter_op)
1429                         return -EINVAL;
1430
1431                 ret = (opcode == IOCB_CMD_PREADV ||
1432                        opcode == IOCB_CMD_PWRITEV)
1433                         ? aio_setup_vectored_rw(req, rw, buf, &nr_segs,
1434                                                 &iovec, compat)
1435                         : aio_setup_single_vector(req, rw, buf, &nr_segs,
1436                                                   iovec);
1437                 if (!ret)
1438                         ret = rw_verify_area(rw, file, &req->ki_pos, req->ki_nbytes);
1439                 if (ret < 0) {
1440                         if (iovec != inline_vecs)
1441                                 kfree(iovec);
1442                         return ret;
1443                 }
1444
1445                 req->ki_nbytes = ret;
1446
1447                 /* XXX: move/kill - rw_verify_area()? */
1448                 /* This matches the pread()/pwrite() logic */
1449                 if (req->ki_pos < 0) {
1450                         ret = -EINVAL;
1451                         break;
1452                 }
1453
1454                 if (rw == WRITE)
1455                         file_start_write(file);
1456
1457                 if (iter_op) {
1458                         iov_iter_init(&iter, rw, iovec, nr_segs, req->ki_nbytes);
1459                         ret = iter_op(req, &iter);
1460                 } else {
1461                         ret = rw_op(req, iovec, nr_segs, req->ki_pos);
1462                 }
1463
1464                 if (rw == WRITE)
1465                         file_end_write(file);
1466                 break;
1467
1468         case IOCB_CMD_FDSYNC:
1469                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1470                         return -EINVAL;
1471
1472                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 1);
1473                 break;
1474
1475         case IOCB_CMD_FSYNC:
1476                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1477                         return -EINVAL;
1478
1479                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 0);
1480                 break;
1481
1482         default:
1483                 pr_debug("EINVAL: no operation provided\n");
1484                 return -EINVAL;
1485         }
1486
1487         if (iovec != inline_vecs)
1488                 kfree(iovec);
1489
1490         if (ret != -EIOCBQUEUED) {
1491                 /*
1492                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1493                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1494                  */
1495                 if (unlikely(ret == -ERESTARTSYS || ret == -ERESTARTNOINTR ||
1496                              ret == -ERESTARTNOHAND ||
1497                              ret == -ERESTART_RESTARTBLOCK))
1498                         ret = -EINTR;
1499                 aio_complete(req, ret, 0);
1500         }
1501
1502         return 0;
1503 }
1504
1505 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1506                          struct iocb *iocb, bool compat)
1507 {
1508         struct kiocb *req;
1509         ssize_t ret;
1510
1511         /* enforce forwards compatibility on users */
1512         if (unlikely(iocb->aio_reserved1 || iocb->aio_reserved2)) {
1513                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1514                 return -EINVAL;
1515         }
1516
1517         /* prevent overflows */
1518         if (unlikely(
1519             (iocb->aio_buf != (unsigned long)iocb->aio_buf) ||
1520             (iocb->aio_nbytes != (size_t)iocb->aio_nbytes) ||
1521             ((ssize_t)iocb->aio_nbytes < 0)
1522            )) {
1523                 pr_debug("EINVAL: overflow check\n");
1524                 return -EINVAL;
1525         }
1526
1527         req = aio_get_req(ctx);
1528         if (unlikely(!req))
1529                 return -EAGAIN;
1530
1531         req->ki_filp = fget(iocb->aio_fildes);
1532         if (unlikely(!req->ki_filp)) {
1533                 ret = -EBADF;
1534                 goto out_put_req;
1535         }
1536
1537         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1538                 /*
1539                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1540                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1541                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1542                  * event using the eventfd_signal() function.
1543                  */
1544                 req->ki_eventfd = eventfd_ctx_fdget((int) iocb->aio_resfd);
1545                 if (IS_ERR(req->ki_eventfd)) {
1546                         ret = PTR_ERR(req->ki_eventfd);
1547                         req->ki_eventfd = NULL;
1548                         goto out_put_req;
1549                 }
1550         }
1551
1552         ret = put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key);
1553         if (unlikely(ret)) {
1554                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1555                 goto out_put_req;
1556         }
1557
1558         req->ki_obj.user = user_iocb;
1559         req->ki_user_data = iocb->aio_data;
1560         req->ki_pos = iocb->aio_offset;
1561         req->ki_nbytes = iocb->aio_nbytes;
1562
1563         ret = aio_run_iocb(req, iocb->aio_lio_opcode,
1564                            (char __user *)(unsigned long)iocb->aio_buf,
1565                            compat);
1566         if (ret)
1567                 goto out_put_req;
1568
1569         return 0;
1570 out_put_req:
1571         put_reqs_available(ctx, 1);
1572         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1573         kiocb_free(req);
1574         return ret;
1575 }
1576
1577 long do_io_submit(aio_context_t ctx_id, long nr,
1578                   struct iocb __user *__user *iocbpp, bool compat)
1579 {
1580         struct kioctx *ctx;
1581         long ret = 0;
1582         int i = 0;
1583         struct blk_plug plug;
1584
1585         if (unlikely(nr < 0))
1586                 return -EINVAL;
1587
1588         if (unlikely(nr > LONG_MAX/sizeof(*iocbpp)))
1589                 nr = LONG_MAX/sizeof(*iocbpp);
1590
1591         if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, iocbpp, (nr*sizeof(*iocbpp)))))
1592                 return -EFAULT;
1593
1594         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1595         if (unlikely(!ctx)) {
1596                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1597                 return -EINVAL;
1598         }
1599
1600         blk_start_plug(&plug);
1601
1602         /*
1603          * AKPM: should this return a partial result if some of the IOs were
1604          * successfully submitted?
1605          */
1606         for (i=0; i<nr; i++) {
1607                 struct iocb __user *user_iocb;
1608                 struct iocb tmp;
1609
1610                 if (unlikely(__get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
1611                         ret = -EFAULT;
1612                         break;
1613                 }
1614
1615                 if (unlikely(copy_from_user(&tmp, user_iocb, sizeof(tmp)))) {
1616                         ret = -EFAULT;
1617                         break;
1618                 }
1619
1620                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, &tmp, compat);
1621                 if (ret)
1622                         break;
1623         }
1624         blk_finish_plug(&plug);
1625
1626         percpu_ref_put(&ctx->users);
1627         return i ? i : ret;
1628 }
1629
1630 /* sys_io_submit:
1631  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
1632  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
1633  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
1634  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
1635  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
1636  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
1637  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
1638  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
1639  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
1640  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
1641  */
1642 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
1643                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
1644 {
1645         return do_io_submit(ctx_id, nr, iocbpp, 0);
1646 }
1647
1648 /* lookup_kiocb
1649  *      Finds a given iocb for cancellation.
1650  */
1651 static struct kiocb *lookup_kiocb(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *iocb,
1652                                   u32 key)
1653 {
1654         struct list_head *pos;
1655
1656         assert_spin_locked(&ctx->ctx_lock);
1657
1658         if (key != KIOCB_KEY)
1659                 return NULL;
1660
1661         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
1662         list_for_each(pos, &ctx->active_reqs) {
1663                 struct kiocb *kiocb = list_kiocb(pos);
1664                 if (kiocb->ki_obj.user == iocb)
1665                         return kiocb;
1666         }
1667         return NULL;
1668 }
1669
1670 /* sys_io_cancel:
1671  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
1672  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
1673  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
1674  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
1675  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
1676  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
1677  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
1678  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1679  */
1680 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
1681                 struct io_event __user *, result)
1682 {
1683         struct kioctx *ctx;
1684         struct kiocb *kiocb;
1685         u32 key;
1686         int ret;
1687
1688         ret = get_user(key, &iocb->aio_key);
1689         if (unlikely(ret))
1690                 return -EFAULT;
1691
1692         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1693         if (unlikely(!ctx))
1694                 return -EINVAL;
1695
1696         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1697
1698         kiocb = lookup_kiocb(ctx, iocb, key);
1699         if (kiocb)
1700                 ret = kiocb_cancel(kiocb);
1701         else
1702                 ret = -EINVAL;
1703
1704         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1705
1706         if (!ret) {
1707                 /*
1708                  * The result argument is no longer used - the io_event is
1709                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
1710                  * cancellation is progress:
1711                  */
1712                 ret = -EINPROGRESS;
1713         }
1714
1715         percpu_ref_put(&ctx->users);
1716
1717         return ret;
1718 }
1719
1720 /* io_getevents:
1721  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
1722  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
1723  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
1724  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
1725  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
1726  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
1727  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
1728  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
1729  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
1730  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1731  */
1732 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
1733                 long, min_nr,
1734                 long, nr,
1735                 struct io_event __user *, events,
1736                 struct timespec __user *, timeout)
1737 {
1738         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1739         long ret = -EINVAL;
1740
1741         if (likely(ioctx)) {
1742                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
1743                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, timeout);
1744                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1745         }
1746         return ret;
1747 }