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         file->private_data = ctx;
 197         return file;
 198 }
 199
 200 static struct dentry *aio_mount(struct file_system_type *fs_type,
 201                                 int flags, const char *dev_name, void *data)
 202 {
 203         static const struct dentry_operations ops = {
 204                 .d_dname        = simple_dname,
 205         };
 206         return mount_pseudo(fs_type, "aio:", NULL, &ops, 0xa10a10a1);
 207 }
 208
 209 /* aio_setup
 210  *      Creates the slab caches used by the aio routines, panic on
 211  *      failure as this is done early during the boot sequence.
 212  */
 213 static int __init aio_setup(void)
 214 {
 215         static struct file_system_type aio_fs = {
 216                 .name           = "aio",
 217                 .mount          = aio_mount,
 218                 .kill_sb        = kill_anon_super,
 219         };
 220         aio_mnt = kern_mount(&aio_fs);
 221         if (IS_ERR(aio_mnt))
 222                 panic("Failed to create aio fs mount.");
 223
 224         kiocb_cachep = KMEM_CACHE(kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 225         kioctx_cachep = KMEM_CACHE(kioctx,SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 226
 227         pr_debug("sizeof(struct page) = %zu\n", sizeof(struct page));
 228
 229         return 0;
 230 }
 231 __initcall(aio_setup);
 232
 233 static void put_aio_ring_file(struct kioctx *ctx)
 234 {
 235         struct file *aio_ring_file = ctx->aio_ring_file;
 236         if (aio_ring_file) {
 237                 truncate_setsize(aio_ring_file->f_inode, 0);
 238
 239                 /* Prevent further access to the kioctx from migratepages */
 240                 spin_lock(&aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_lock);
 241                 aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_data = NULL;
 242                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 243                 spin_unlock(&aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_lock);
 244
 245                 fput(aio_ring_file);
 246         }
 247 }
 248
 249 static void aio_free_ring(struct kioctx *ctx)
 250 {
 251         int i;
 252
 253         /* Disconnect the kiotx from the ring file.  This prevents future
 254          * accesses to the kioctx from page migration.
 255          */
 256         put_aio_ring_file(ctx);
 257
 258         for (i = 0; i < ctx->nr_pages; i++) {
 259                 struct page *page;
 260                 pr_debug("pid(%d) [%d] page->count=%d\n", current->pid, i,
 261                                 page_count(ctx->ring_pages[i]));
 262                 page = ctx->ring_pages[i];
 263                 if (!page)
 264                         continue;
 265                 ctx->ring_pages[i] = NULL;
 266                 put_page(page);
 267         }
 268
 269         if (ctx->ring_pages && ctx->ring_pages != ctx->internal_pages) {
 270                 kfree(ctx->ring_pages);
 271                 ctx->ring_pages = NULL;
 272         }
 273 }
 274
 275 static int aio_ring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 276 {
 277         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
 278         return 0;
 279 }
 280
 281 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
 282         .mmap = aio_ring_mmap,
 283 };
 284
 285 static int aio_set_page_dirty(struct page *page)
 286 {
 287         return 0;
 288 }
 289
 290 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 291 static int aio_migratepage(struct address_space *mapping, struct page *new,
 292                         struct page *old, enum migrate_mode mode)
 293 {
 294         struct kioctx *ctx;
 295         unsigned long flags;
 296         pgoff_t idx;
 297         int rc;
 298
 299         rc = 0;
 300
 301         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
 302         spin_lock(&mapping->private_lock);
 303         ctx = mapping->private_data;
 304         if (!ctx) {
 305                 rc = -EINVAL;
 306                 goto out;
 307         }
 308
 309         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
 310          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
 311          * a partially initialized kiotx.
 312          */
 313         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
 314                 rc = -EAGAIN;
 315                 goto out;
 316         }
 317
 318         idx = old->index;
 319         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
 320                 /* Make sure the old page hasn't already been changed */
 321                 if (ctx->ring_pages[idx] != old)
 322                         rc = -EAGAIN;
 323         } else
 324                 rc = -EINVAL;
 325
 326         if (rc != 0)
 327                 goto out_unlock;
 328
 329         /* Writeback must be complete */
 330         BUG_ON(PageWriteback(old));
 331         get_page(new);
 332
 333         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, new, old, NULL, mode, 1);
 334         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 335                 put_page(new);
 336                 goto out_unlock;
 337         }
 338
 339         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
 340          * while the old page is copied to the new.  This prevents new
 341          * events from being lost.
 342          */
 343         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
 344         migrate_page_copy(new, old);
 345         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != old);
 346         ctx->ring_pages[idx] = new;
 347         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
 348
 349         /* The old page is no longer accessible. */
 350         put_page(old);
 351
 352 out_unlock:
 353         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 354 out:
 355         spin_unlock(&mapping->private_lock);
 356         return rc;
 357 }
 358 #endif
 359
 360 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
 361         .set_page_dirty = aio_set_page_dirty,
 362 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 363         .migratepage    = aio_migratepage,
 364 #endif
 365 };
 366
 367 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx)
 368 {
 369         struct aio_ring *ring;
 370         unsigned nr_events = ctx->max_reqs;
 371         struct mm_struct *mm = current->mm;
 372         unsigned long size, unused;
 373         int nr_pages;
 374         int i;
 375         struct file *file;
 376
 377         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
 378         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
 379
 380         size = sizeof(struct aio_ring);
 381         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
 382
 383         nr_pages = PFN_UP(size);
 384         if (nr_pages < 0)
 385                 return -EINVAL;
 386
 387         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
 388         if (IS_ERR(file)) {
 389                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 390                 return -ENOMEM;
 391         }
 392
 393         ctx->aio_ring_file = file;
 394         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
 395                         / sizeof(struct io_event);
 396
 397         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
 398         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
 399                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
 400                                           GFP_KERNEL);
 401                 if (!ctx->ring_pages) {
 402                         put_aio_ring_file(ctx);
 403                         return -ENOMEM;
 404                 }
 405         }
 406
 407         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 408                 struct page *page;
 409                 page = find_or_create_page(file->f_inode->i_mapping,
 410                                            i, GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
 411                 if (!page)
 412                         break;
 413                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
 414                          current->pid, i, page_count(page));
 415                 SetPageUptodate(page);
 416                 SetPageDirty(page);
 417                 unlock_page(page);
 418
 419                 ctx->ring_pages[i] = page;
 420         }
 421         ctx->nr_pages = i;
 422
 423         if (unlikely(i != nr_pages)) {
 424                 aio_free_ring(ctx);
 425                 return -ENOMEM;
 426         }
 427
 428         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 429         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
 430
 431         down_write(&mm->mmap_sem);
 432         ctx->mmap_base = do_mmap_pgoff(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
 433                                        PROT_READ | PROT_WRITE,
 434                                        MAP_SHARED, 0, &unused);
 435         up_write(&mm->mmap_sem);
 436         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
 437                 ctx->mmap_size = 0;
 438                 aio_free_ring(ctx);
 439                 return -ENOMEM;
 440         }
 441
 442         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
 443
 444         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
 445         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
 446
 447         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 448         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
 449         ring->id = ~0U;
 450         ring->head = ring->tail = 0;
 451         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
 452         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
 453         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
 454         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
 455         kunmap_atomic(ring);
 456         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
 457
 458         return 0;
 459 }
 460
 461 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
 462 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
 463 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
 464
 465 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *req, kiocb_cancel_fn *cancel)
 466 {
 467         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
 468         unsigned long flags;
 469
 470         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 471
 472         if (!req->ki_list.next)
 473                 list_add(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 474
 475         req->ki_cancel = cancel;
 476
 477         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 478 }
 479 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 480
 481 static int kiocb_cancel(struct kioctx *ctx, struct kiocb *kiocb)
 482 {
 483         kiocb_cancel_fn *old, *cancel;
 484
 485         /*
 486          * Don't want to set kiocb->ki_cancel = KIOCB_CANCELLED unless it
 487          * actually has a cancel function, hence the cmpxchg()
 488          */
 489
 490         cancel = ACCESS_ONCE(kiocb->ki_cancel);
 491         do {
 492                 if (!cancel || cancel == KIOCB_CANCELLED)
 493                         return -EINVAL;
 494
 495                 old = cancel;
 496                 cancel = cmpxchg(&kiocb->ki_cancel, old, KIOCB_CANCELLED);
 497         } while (cancel != old);
 498
 499         return cancel(kiocb);
 500 }
 501
 502 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 503 {
 504         struct kioctx *ctx = container_of(work, struct kioctx, free_work);
 505
 506         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 507
 508         aio_free_ring(ctx);
 509         free_percpu(ctx->cpu);
 510         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 511 }
 512
 513 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 514 {
 515         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 516
 517         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 518         if (ctx->requests_done)
 519                 complete(ctx->requests_done);
 520
 521         INIT_WORK(&ctx->free_work, free_ioctx);
 522         schedule_work(&ctx->free_work);
 523 }
 524
 525 /*
 526  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 527  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 528  * now it's safe to cancel any that need to be.
 529  */
 530 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 531 {
 532         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 533         struct kiocb *req;
 534
 535         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 536
 537         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 538                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 539                                        struct kiocb, ki_list);
 540
 541                 list_del_init(&req->ki_list);
 542                 kiocb_cancel(ctx, req);
 543         }
 544
 545         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 546
 547         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 548         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 549 }
 550
 551 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 552 {
 553         unsigned i, new_nr;
 554         struct kioctx_table *table, *old;
 555         struct aio_ring *ring;
 556
 557         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 558         rcu_read_lock();
 559         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 560
 561         while (1) {
 562                 if (table)
 563                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 564                                 if (!table->table[i]) {
 565                                         ctx->id = i;
 566                                         table->table[i] = ctx;
 567                                         rcu_read_unlock();
 568                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 569
 570                                         /* While kioctx setup is in progress,
 571                                          * we are protected from page migration
 572                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 573                                          */
 574                                         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 575                                         ring->id = ctx->id;
 576                                         kunmap_atomic(ring);
 577                                         return 0;
 578                                 }
 579
 580                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 581
 582                 rcu_read_unlock();
 583                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 584
 585                 table = kzalloc(sizeof(*table) + sizeof(struct kioctx *) *
 586                                 new_nr, GFP_KERNEL);
 587                 if (!table)
 588                         return -ENOMEM;
 589
 590                 table->nr = new_nr;
 591
 592                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 593                 rcu_read_lock();
 594                 old = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 595
 596                 if (!old) {
 597                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 598                 } else if (table->nr > old->nr) {
 599                         memcpy(table->table, old->table,
 600                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 601
 602                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 603                         kfree_rcu(old, rcu);
 604                 } else {
 605                         kfree(table);
 606                         table = old;
 607                 }
 608         }
 609 }
 610
 611 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 612 {
 613         spin_lock(&aio_nr_lock);
 614         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 615                 aio_nr = 0;
 616         else
 617                 aio_nr -= nr;
 618         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 619 }
 620
 621 /* ioctx_alloc
 622  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 623  */
 624 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 625 {
 626         struct mm_struct *mm = current->mm;
 627         struct kioctx *ctx;
 628         int err = -ENOMEM;
 629
 630         /*
 631          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 632          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 633          *
 634          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 635          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 636          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 637          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 638          */
 639         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 640         nr_events *= 2;
 641
 642         /* Prevent overflows */
 643         if ((nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) ||
 644             (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct kiocb)))) {
 645                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 646                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 647         }
 648
 649         if (!nr_events || (unsigned long)nr_events > (aio_max_nr * 2UL))
 650                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 651
 652         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 653         if (!ctx)
 654                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 655
 656         ctx->max_reqs = nr_events;
 657
 658         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 659         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 660         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 661         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 662          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 663         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 664         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 665
 666         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 667
 668         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users))
 669                 goto err;
 670
 671         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs))
 672                 goto err;
 673
 674         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 675         if (!ctx->cpu)
 676                 goto err;
 677
 678         err = aio_setup_ring(ctx);
 679         if (err < 0)
 680                 goto err;
 681
 682         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 683         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 684         if (ctx->req_batch < 1)
 685                 ctx->req_batch = 1;
 686
 687         /* limit the number of system wide aios */
 688         spin_lock(&aio_nr_lock);
 689         if (aio_nr + nr_events > (aio_max_nr * 2UL) ||
 690             aio_nr + nr_events < aio_nr) {
 691                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 692                 err = -EAGAIN;
 693                 goto err_ctx;
 694         }
 695         aio_nr += ctx->max_reqs;
 696         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 697
 698         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 699         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 700
 701         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 702         if (err)
 703                 goto err_cleanup;
 704
 705         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 706         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 707
 708         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 709                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 710         return ctx;
 711
 712 err_cleanup:
 713         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 714 err_ctx:
 715         aio_free_ring(ctx);
 716 err:
 717         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 718         free_percpu(ctx->cpu);
 719         free_percpu(ctx->reqs.pcpu_count);
 720         free_percpu(ctx->users.pcpu_count);
 721         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 722         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 723         return ERR_PTR(err);
 724 }
 725
 726 /* kill_ioctx
 727  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 728  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 729  *      the rapid destruction of the kioctx.
 730  */
 731 static void kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 732                 struct completion *requests_done)
 733 {
 734         if (!atomic_xchg(&ctx->dead, 1)) {
 735                 struct kioctx_table *table;
 736
 737                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 738                 rcu_read_lock();
 739                 table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 740
 741                 WARN_ON(ctx != table->table[ctx->id]);
 742                 table->table[ctx->id] = NULL;
 743                 rcu_read_unlock();
 744                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 745
 746                 /* percpu_ref_kill() will do the necessary call_rcu() */
 747                 wake_up_all(&ctx->wait);
 748
 749                 /*
 750                  * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 751                  * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 752                  * has already returned, so io_setup() could potentially return
 753                  * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 754                  *  could tell).
 755                  */
 756                 aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 757
 758                 if (ctx->mmap_size)
 759                         vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 760
 761                 ctx->requests_done = requests_done;
 762                 percpu_ref_kill(&ctx->users);
 763         } else {
 764                 if (requests_done)
 765                         complete(requests_done);
 766         }
 767 }
 768
 769 /* wait_on_sync_kiocb:
 770  *      Waits on the given sync kiocb to complete.
 771  */
 772 ssize_t wait_on_sync_kiocb(struct kiocb *req)
 773 {
 774         while (!req->ki_ctx) {
 775                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 776                 if (req->ki_ctx)
 777                         break;
 778                 io_schedule();
 779         }
 780         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 781         return req->ki_user_data;
 782 }
 783 EXPORT_SYMBOL(wait_on_sync_kiocb);
 784
 785 /*
 786  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 787  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 788  * called on the context.
 789  *
 790  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 791  * them.
 792  */
 793 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 794 {
 795         struct kioctx_table *table;
 796         struct kioctx *ctx;
 797         unsigned i = 0;
 798
 799         while (1) {
 800                 struct completion requests_done =
 801                         COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(requests_done);
 802
 803                 rcu_read_lock();
 804                 table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 805
 806                 do {
 807                         if (!table || i >= table->nr) {
 808                                 rcu_read_unlock();
 809                                 rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, NULL);
 810                                 if (table)
 811                                         kfree(table);
 812                                 return;
 813                         }
 814
 815                         ctx = table->table[i++];
 816                 } while (!ctx);
 817
 818                 rcu_read_unlock();
 819
 820                 /*
 821                  * We don't need to bother with munmap() here -
 822                  * exit_mmap(mm) is coming and it'll unmap everything.
 823                  * Since aio_free_ring() uses non-zero ->mmap_size
 824                  * as indicator that it needs to unmap the area,
 825                  * just set it to 0; aio_free_ring() is the only
 826                  * place that uses ->mmap_size, so it's safe.
 827                  */
 828                 ctx->mmap_size = 0;
 829
 830                 kill_ioctx(mm, ctx, &requests_done);
 831
 832                 /* Wait until all IO for the context are done. */
 833                 wait_for_completion(&requests_done);
 834         }
 835 }
 836
 837 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 838 {
 839         struct kioctx_cpu *kcpu;
 840         unsigned long flags;
 841
 842         preempt_disable();
 843         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 844
 845         local_irq_save(flags);
 846         kcpu->reqs_available += nr;
 847
 848         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 849                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 850                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 851         }
 852
 853         local_irq_restore(flags);
 854         preempt_enable();
 855 }
 856
 857 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 858 {
 859         struct kioctx_cpu *kcpu;
 860         bool ret = false;
 861         unsigned long flags;
 862
 863         preempt_disable();
 864         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 865
 866         local_irq_save(flags);
 867         if (!kcpu->reqs_available) {
 868                 int old, avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 869
 870                 do {
 871                         if (avail < ctx->req_batch)
 872                                 goto out;
 873
 874                         old = avail;
 875                         avail = atomic_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 876                                                avail, avail - ctx->req_batch);
 877                 } while (avail != old);
 878
 879                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 880         }
 881
 882         ret = true;
 883         kcpu->reqs_available--;
 884 out:
 885         local_irq_restore(flags);
 886         preempt_enable();
 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
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         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1136
1137         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1138         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1139         head = ring->head;
1140         tail = ring->tail;
1141         kunmap_atomic(ring);
1142
1143         /*
1144          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1145          * we also see the events that were stored up to the tail.
1146          */
1147         smp_rmb();
1148
1149         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1150
1151         if (head == tail)
1152                 goto out;
1153
1154         head %= ctx->nr_events;
1155         tail %= ctx->nr_events;
1156
1157         while (ret < nr) {
1158                 long avail;
1159                 struct io_event *ev;
1160                 struct page *page;
1161
1162                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1163                 if (head == tail)
1164                         break;
1165
1166                 avail = min(avail, nr - ret);
1167                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE -
1168                             ((head + AIO_EVENTS_OFFSET) % AIO_EVENTS_PER_PAGE));
1169
1170                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1171                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1172                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1173
1174                 ev = kmap(page);
1175                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1176                                         sizeof(*ev) * avail);
1177                 kunmap(page);
1178
1179                 if (unlikely(copy_ret)) {
1180                         ret = -EFAULT;
1181                         goto out;
1182                 }
1183
1184                 ret += avail;
1185                 head += avail;
1186                 head %= ctx->nr_events;
1187         }
1188
1189         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1190         ring->head = head;
1191         kunmap_atomic(ring);
1192         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1193
1194         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1195 out:
1196         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1197
1198         return ret;
1199 }
1200
1201 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1202                             struct io_event __user *event, long *i)
1203 {
1204         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1205
1206         if (ret > 0)
1207                 *i += ret;
1208
1209         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1210                 ret = -EINVAL;
1211
1212         if (!*i)
1213                 *i = ret;
1214
1215         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1216 }
1217
1218 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1219                         struct io_event __user *event,
1220                         struct timespec __user *timeout)
1221 {
1222         ktime_t until = { .tv64 = KTIME_MAX };
1223         long ret = 0;
1224
1225         if (timeout) {
1226                 struct timespec ts;
1227
1228                 if (unlikely(copy_from_user(&ts, timeout, sizeof(ts))))
1229                         return -EFAULT;
1230
1231                 until = timespec_to_ktime(ts);
1232         }
1233
1234         /*
1235          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1236          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1237          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1238          *
1239          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1240          * the task state back to TASK_RUNNING.
1241          *
1242          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1243          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1244          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1245          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1246          * something to be aware of when touching this code.
1247          */
1248         wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1249                         aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret), until);
1250
1251         if (!ret && signal_pending(current))
1252                 ret = -EINTR;
1253
1254         return ret;
1255 }
1256
1257 /* sys_io_setup:
1258  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1259  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1260  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1261  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1262  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1263  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1264  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1265  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1266  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1267  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1268  *      implemented.
1269  */
1270 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1271 {
1272         struct kioctx *ioctx = NULL;
1273         unsigned long ctx;
1274         long ret;
1275
1276         ret = get_user(ctx, ctxp);
1277         if (unlikely(ret))
1278                 goto out;
1279
1280         ret = -EINVAL;
1281         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1282                 pr_debug("EINVAL: io_setup: ctx %lu nr_events %u\n",
1283                          ctx, nr_events);
1284                 goto out;
1285         }
1286
1287         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1288         ret = PTR_ERR(ioctx);
1289         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1290                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1291                 if (ret)
1292                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1293                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1294         }
1295
1296 out:
1297         return ret;
1298 }
1299
1300 /* sys_io_destroy:
1301  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1302  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1303  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1304  *      is invalid.
1305  */
1306 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1307 {
1308         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1309         if (likely(NULL != ioctx)) {
1310                 struct completion requests_done =
1311                         COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(requests_done);
1312
1313                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1314                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1315                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1316                  */
1317                 kill_ioctx(current->mm, ioctx, &requests_done);
1318                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1319
1320                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1321                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1322                  * is destroyed.
1323                  */
1324                 wait_for_completion(&requests_done);
1325
1326                 return 0;
1327         }
1328         pr_debug("EINVAL: io_destroy: invalid context id\n");
1329         return -EINVAL;
1330 }
1331
1332 typedef ssize_t (aio_rw_op)(struct kiocb *, const struct iovec *,
1333                             unsigned long, loff_t);
1334
1335 static ssize_t aio_setup_vectored_rw(struct kiocb *kiocb,
1336                                      int rw, char __user *buf,
1337                                      unsigned long *nr_segs,
1338                                      struct iovec **iovec,
1339                                      bool compat)
1340 {
1341         ssize_t ret;
1342
1343         *nr_segs = kiocb->ki_nbytes;
1344
1345 #ifdef CONFIG_COMPAT
1346         if (compat)
1347                 ret = compat_rw_copy_check_uvector(rw,
1348                                 (struct compat_iovec __user *)buf,
1349                                 *nr_segs, 1, *iovec, iovec);
1350         else
1351 #endif
1352                 ret = rw_copy_check_uvector(rw,
1353                                 (struct iovec __user *)buf,
1354                                 *nr_segs, 1, *iovec, iovec);
1355         if (ret < 0)
1356                 return ret;
1357
1358         /* ki_nbytes now reflect bytes instead of segs */
1359         kiocb->ki_nbytes = ret;
1360         return 0;
1361 }
1362
1363 static ssize_t aio_setup_single_vector(struct kiocb *kiocb,
1364                                        int rw, char __user *buf,
1365                                        unsigned long *nr_segs,
1366                                        struct iovec *iovec)
1367 {
1368         if (unlikely(!access_ok(!rw, buf, kiocb->ki_nbytes)))
1369                 return -EFAULT;
1370
1371         iovec->iov_base = buf;
1372         iovec->iov_len = kiocb->ki_nbytes;
1373         *nr_segs = 1;
1374         return 0;
1375 }
1376
1377 /*
1378  * aio_setup_iocb:
1379  *      Performs the initial checks and aio retry method
1380  *      setup for the kiocb at the time of io submission.
1381  */
1382 static ssize_t aio_run_iocb(struct kiocb *req, unsigned opcode,
1383                             char __user *buf, bool compat)
1384 {
1385         struct file *file = req->ki_filp;
1386         ssize_t ret;
1387         unsigned long nr_segs;
1388         int rw;
1389         fmode_t mode;
1390         aio_rw_op *rw_op;
1391         struct iovec inline_vec, *iovec = &inline_vec;
1392
1393         switch (opcode) {
1394         case IOCB_CMD_PREAD:
1395         case IOCB_CMD_PREADV:
1396                 mode    = FMODE_READ;
1397                 rw      = READ;
1398                 rw_op   = file->f_op->aio_read;
1399                 goto rw_common;
1400
1401         case IOCB_CMD_PWRITE:
1402         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1403                 mode    = FMODE_WRITE;
1404                 rw      = WRITE;
1405                 rw_op   = file->f_op->aio_write;
1406                 goto rw_common;
1407 rw_common:
1408                 if (unlikely(!(file->f_mode & mode)))
1409                         return -EBADF;
1410
1411                 if (!rw_op)
1412                         return -EINVAL;
1413
1414                 ret = (opcode == IOCB_CMD_PREADV ||
1415                        opcode == IOCB_CMD_PWRITEV)
1416                         ? aio_setup_vectored_rw(req, rw, buf, &nr_segs,
1417                                                 &iovec, compat)
1418                         : aio_setup_single_vector(req, rw, buf, &nr_segs,
1419                                                   iovec);
1420                 if (!ret)
1421                         ret = rw_verify_area(rw, file, &req->ki_pos, req->ki_nbytes);
1422                 if (ret < 0) {
1423                         if (iovec != &inline_vec)
1424                                 kfree(iovec);
1425                         return ret;
1426                 }
1427
1428                 req->ki_nbytes = ret;
1429
1430                 /* XXX: move/kill - rw_verify_area()? */
1431                 /* This matches the pread()/pwrite() logic */
1432                 if (req->ki_pos < 0) {
1433                         ret = -EINVAL;
1434                         break;
1435                 }
1436
1437                 if (rw == WRITE)
1438                         file_start_write(file);
1439
1440                 ret = rw_op(req, iovec, nr_segs, req->ki_pos);
1441
1442                 if (rw == WRITE)
1443                         file_end_write(file);
1444                 break;
1445
1446         case IOCB_CMD_FDSYNC:
1447                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1448                         return -EINVAL;
1449
1450                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 1);
1451                 break;
1452
1453         case IOCB_CMD_FSYNC:
1454                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1455                         return -EINVAL;
1456
1457                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 0);
1458                 break;
1459
1460         default:
1461                 pr_debug("EINVAL: no operation provided\n");
1462                 return -EINVAL;
1463         }
1464
1465         if (iovec != &inline_vec)
1466                 kfree(iovec);
1467
1468         if (ret != -EIOCBQUEUED) {
1469                 /*
1470                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1471                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1472                  */
1473                 if (unlikely(ret == -ERESTARTSYS || ret == -ERESTARTNOINTR ||
1474                              ret == -ERESTARTNOHAND ||
1475                              ret == -ERESTART_RESTARTBLOCK))
1476                         ret = -EINTR;
1477                 aio_complete(req, ret, 0);
1478         }
1479
1480         return 0;
1481 }
1482
1483 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1484                          struct iocb *iocb, bool compat)
1485 {
1486         struct kiocb *req;
1487         ssize_t ret;
1488
1489         /* enforce forwards compatibility on users */
1490         if (unlikely(iocb->aio_reserved1 || iocb->aio_reserved2)) {
1491                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1492                 return -EINVAL;
1493         }
1494
1495         /* prevent overflows */
1496         if (unlikely(
1497             (iocb->aio_buf != (unsigned long)iocb->aio_buf) ||
1498             (iocb->aio_nbytes != (size_t)iocb->aio_nbytes) ||
1499             ((ssize_t)iocb->aio_nbytes < 0)
1500            )) {
1501                 pr_debug("EINVAL: io_submit: overflow check\n");
1502                 return -EINVAL;
1503         }
1504
1505         req = aio_get_req(ctx);
1506         if (unlikely(!req))
1507                 return -EAGAIN;
1508
1509         req->ki_filp = fget(iocb->aio_fildes);
1510         if (unlikely(!req->ki_filp)) {
1511                 ret = -EBADF;
1512                 goto out_put_req;
1513         }
1514
1515         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1516                 /*
1517                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1518                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1519                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1520                  * event using the eventfd_signal() function.
1521                  */
1522                 req->ki_eventfd = eventfd_ctx_fdget((int) iocb->aio_resfd);
1523                 if (IS_ERR(req->ki_eventfd)) {
1524                         ret = PTR_ERR(req->ki_eventfd);
1525                         req->ki_eventfd = NULL;
1526                         goto out_put_req;
1527                 }
1528         }
1529
1530         ret = put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key);
1531         if (unlikely(ret)) {
1532                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1533                 goto out_put_req;
1534         }
1535
1536         req->ki_obj.user = user_iocb;
1537         req->ki_user_data = iocb->aio_data;
1538         req->ki_pos = iocb->aio_offset;
1539         req->ki_nbytes = iocb->aio_nbytes;
1540
1541         ret = aio_run_iocb(req, iocb->aio_lio_opcode,
1542                            (char __user *)(unsigned long)iocb->aio_buf,
1543                            compat);
1544         if (ret)
1545                 goto out_put_req;
1546
1547         return 0;
1548 out_put_req:
1549         put_reqs_available(ctx, 1);
1550         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1551         kiocb_free(req);
1552         return ret;
1553 }
1554
1555 long do_io_submit(aio_context_t ctx_id, long nr,
1556                   struct iocb __user *__user *iocbpp, bool compat)
1557 {
1558         struct kioctx *ctx;
1559         long ret = 0;
1560         int i = 0;
1561         struct blk_plug plug;
1562
1563         if (unlikely(nr < 0))
1564                 return -EINVAL;
1565
1566         if (unlikely(nr > LONG_MAX/sizeof(*iocbpp)))
1567                 nr = LONG_MAX/sizeof(*iocbpp);
1568
1569         if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, iocbpp, (nr*sizeof(*iocbpp)))))
1570                 return -EFAULT;
1571
1572         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1573         if (unlikely(!ctx)) {
1574                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1575                 return -EINVAL;
1576         }
1577
1578         blk_start_plug(&plug);
1579
1580         /*
1581          * AKPM: should this return a partial result if some of the IOs were
1582          * successfully submitted?
1583          */
1584         for (i=0; i<nr; i++) {
1585                 struct iocb __user *user_iocb;
1586                 struct iocb tmp;
1587
1588                 if (unlikely(__get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
1589                         ret = -EFAULT;
1590                         break;
1591                 }
1592
1593                 if (unlikely(copy_from_user(&tmp, user_iocb, sizeof(tmp)))) {
1594                         ret = -EFAULT;
1595                         break;
1596                 }
1597
1598                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, &tmp, compat);
1599                 if (ret)
1600                         break;
1601         }
1602         blk_finish_plug(&plug);
1603
1604         percpu_ref_put(&ctx->users);
1605         return i ? i : ret;
1606 }
1607
1608 /* sys_io_submit:
1609  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
1610  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
1611  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
1612  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
1613  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
1614  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
1615  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
1616  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
1617  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
1618  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
1619  */
1620 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
1621                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
1622 {
1623         return do_io_submit(ctx_id, nr, iocbpp, 0);
1624 }
1625
1626 /* lookup_kiocb
1627  *      Finds a given iocb for cancellation.
1628  */
1629 static struct kiocb *lookup_kiocb(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *iocb,
1630                                   u32 key)
1631 {
1632         struct list_head *pos;
1633
1634         assert_spin_locked(&ctx->ctx_lock);
1635
1636         if (key != KIOCB_KEY)
1637                 return NULL;
1638
1639         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
1640         list_for_each(pos, &ctx->active_reqs) {
1641                 struct kiocb *kiocb = list_kiocb(pos);
1642                 if (kiocb->ki_obj.user == iocb)
1643                         return kiocb;
1644         }
1645         return NULL;
1646 }
1647
1648 /* sys_io_cancel:
1649  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
1650  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
1651  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
1652  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
1653  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
1654  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
1655  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
1656  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1657  */
1658 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
1659                 struct io_event __user *, result)
1660 {
1661         struct kioctx *ctx;
1662         struct kiocb *kiocb;
1663         u32 key;
1664         int ret;
1665
1666         ret = get_user(key, &iocb->aio_key);
1667         if (unlikely(ret))
1668                 return -EFAULT;
1669
1670         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1671         if (unlikely(!ctx))
1672                 return -EINVAL;
1673
1674         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1675
1676         kiocb = lookup_kiocb(ctx, iocb, key);
1677         if (kiocb)
1678                 ret = kiocb_cancel(ctx, kiocb);
1679         else
1680                 ret = -EINVAL;
1681
1682         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1683
1684         if (!ret) {
1685                 /*
1686                  * The result argument is no longer used - the io_event is
1687                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
1688                  * cancellation is progress:
1689                  */
1690                 ret = -EINPROGRESS;
1691         }
1692
1693         percpu_ref_put(&ctx->users);
1694
1695         return ret;
1696 }
1697
1698 /* io_getevents:
1699  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
1700  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
1701  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
1702  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
1703  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
1704  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
1705  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
1706  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
1707  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
1708  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1709  */
1710 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
1711                 long, min_nr,
1712                 long, nr,
1713                 struct io_event __user *, events,
1714                 struct timespec __user *, timeout)
1715 {
1716         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1717         long ret = -EINVAL;
1718
1719         if (likely(ioctx)) {
1720                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
1721                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, timeout);
1722                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1723         }
1724         return ret;
1725 }