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