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 ctx_rq_wait {
  81         struct completion comp;
  82         atomic_t count;
  83 };
  84
  85 struct kioctx {
  86         struct percpu_ref       users;
  87         atomic_t                dead;
  88
  89         struct percpu_ref       reqs;
  90
  91         unsigned long           user_id;
  92
  93         struct __percpu kioctx_cpu *cpu;
  94
  95         /*
  96          * For percpu reqs_available, number of slots we move to/from global
  97          * counter at a time:
  98          */
  99         unsigned                req_batch;
 100         /*
 101          * This is what userspace passed to io_setup(), it's not used for
 102          * anything but counting against the global max_reqs quota.
 103          *
 104          * The real limit is nr_events - 1, which will be larger (see
 105          * aio_setup_ring())
 106          */
 107         unsigned                max_reqs;
 108
 109         /* Size of ringbuffer, in units of struct io_event */
 110         unsigned                nr_events;
 111
 112         unsigned long           mmap_base;
 113         unsigned long           mmap_size;
 114
 115         struct page             **ring_pages;
 116         long                    nr_pages;
 117
 118         struct work_struct      free_work;
 119
 120         /*
 121          * signals when all in-flight requests are done
 122          */
 123         struct ctx_rq_wait      *rq_wait;
 124
 125         struct {
 126                 /*
 127                  * This counts the number of available slots in the ringbuffer,
 128                  * so we avoid overflowing it: it's decremented (if positive)
 129                  * when allocating a kiocb and incremented when the resulting
 130                  * io_event is pulled off the ringbuffer.
 131                  *
 132                  * We batch accesses to it with a percpu version.
 133                  */
 134                 atomic_t        reqs_available;
 135         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 136
 137         struct {
 138                 spinlock_t      ctx_lock;
 139                 struct list_head active_reqs;   /* used for cancellation */
 140         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 141
 142         struct {
 143                 struct mutex    ring_lock;
 144                 wait_queue_head_t wait;
 145         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 146
 147         struct {
 148                 unsigned        tail;
 149                 unsigned        completed_events;
 150                 spinlock_t      completion_lock;
 151         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 152
 153         struct page             *internal_pages[AIO_RING_PAGES];
 154         struct file             *aio_ring_file;
 155
 156         unsigned                id;
 157 };
 158
 159 /*
 160  * We use ki_cancel == KIOCB_CANCELLED to indicate that a kiocb has been either
 161  * cancelled or completed (this makes a certain amount of sense because
 162  * successful cancellation - io_cancel() - does deliver the completion to
 163  * userspace).
 164  *
 165  * And since most things don't implement kiocb cancellation and we'd really like
 166  * kiocb completion to be lockless when possible, we use ki_cancel to
 167  * synchronize cancellation and completion - we only set it to KIOCB_CANCELLED
 168  * with xchg() or cmpxchg(), see batch_complete_aio() and kiocb_cancel().
 169  */
 170 #define KIOCB_CANCELLED         ((void *) (~0ULL))
 171
 172 struct aio_kiocb {
 173         struct kiocb            common;
 174
 175         struct kioctx           *ki_ctx;
 176         kiocb_cancel_fn         *ki_cancel;
 177
 178         struct iocb __user      *ki_user_iocb;  /* user's aiocb */
 179         __u64                   ki_user_data;   /* user's data for completion */
 180
 181         struct list_head        ki_list;        /* the aio core uses this
 182                                                  * for cancellation */
 183
 184         /*
 185          * If the aio_resfd field of the userspace iocb is not zero,
 186          * this is the underlying eventfd context to deliver events to.
 187          */
 188         struct eventfd_ctx      *ki_eventfd;
 189 };
 190
 191 /*------ sysctl variables----*/
 192 static DEFINE_SPINLOCK(aio_nr_lock);
 193 unsigned long aio_nr;           /* current system wide number of aio requests */
 194 unsigned long aio_max_nr = 0x10000; /* system wide maximum number of aio requests */
 195 /*----end sysctl variables---*/
 196
 197 static struct kmem_cache        *kiocb_cachep;
 198 static struct kmem_cache        *kioctx_cachep;
 199
 200 static struct vfsmount *aio_mnt;
 201
 202 static const struct file_operations aio_ring_fops;
 203 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops;
 204
 205 static struct file *aio_private_file(struct kioctx *ctx, loff_t nr_pages)
 206 {
 207         struct qstr this = QSTR_INIT("[aio]", 5);
 208         struct file *file;
 209         struct path path;
 210         struct inode *inode = alloc_anon_inode(aio_mnt->mnt_sb);
 211         if (IS_ERR(inode))
 212                 return ERR_CAST(inode);
 213
 214         inode->i_mapping->a_ops = &aio_ctx_aops;
 215         inode->i_mapping->private_data = ctx;
 216         inode->i_size = PAGE_SIZE * nr_pages;
 217
 218         path.dentry = d_alloc_pseudo(aio_mnt->mnt_sb, &this);
 219         if (!path.dentry) {
 220                 iput(inode);
 221                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 222         }
 223         path.mnt = mntget(aio_mnt);
 224
 225         d_instantiate(path.dentry, inode);
 226         file = alloc_file(&path, FMODE_READ | FMODE_WRITE, &aio_ring_fops);
 227         if (IS_ERR(file)) {
 228                 path_put(&path);
 229                 return file;
 230         }
 231
 232         file->f_flags = O_RDWR;
 233         return file;
 234 }
 235
 236 static struct dentry *aio_mount(struct file_system_type *fs_type,
 237                                 int flags, const char *dev_name, void *data)
 238 {
 239         static const struct dentry_operations ops = {
 240                 .d_dname        = simple_dname,
 241         };
 242         return mount_pseudo(fs_type, "aio:", NULL, &ops, AIO_RING_MAGIC);
 243 }
 244
 245 /* aio_setup
 246  *      Creates the slab caches used by the aio routines, panic on
 247  *      failure as this is done early during the boot sequence.
 248  */
 249 static int __init aio_setup(void)
 250 {
 251         static struct file_system_type aio_fs = {
 252                 .name           = "aio",
 253                 .mount          = aio_mount,
 254                 .kill_sb        = kill_anon_super,
 255         };
 256         aio_mnt = kern_mount(&aio_fs);
 257         if (IS_ERR(aio_mnt))
 258                 panic("Failed to create aio fs mount.");
 259
 260         kiocb_cachep = KMEM_CACHE(aio_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 261         kioctx_cachep = KMEM_CACHE(kioctx,SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 262
 263         pr_debug("sizeof(struct page) = %zu\n", sizeof(struct page));
 264
 265         return 0;
 266 }
 267 __initcall(aio_setup);
 268
 269 static void put_aio_ring_file(struct kioctx *ctx)
 270 {
 271         struct file *aio_ring_file = ctx->aio_ring_file;
 272         if (aio_ring_file) {
 273                 truncate_setsize(aio_ring_file->f_inode, 0);
 274
 275                 /* Prevent further access to the kioctx from migratepages */
 276                 spin_lock(&aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_lock);
 277                 aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_data = NULL;
 278                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 279                 spin_unlock(&aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_lock);
 280
 281                 fput(aio_ring_file);
 282         }
 283 }
 284
 285 static void aio_free_ring(struct kioctx *ctx)
 286 {
 287         int i;
 288
 289         /* Disconnect the kiotx from the ring file.  This prevents future
 290          * accesses to the kioctx from page migration.
 291          */
 292         put_aio_ring_file(ctx);
 293
 294         for (i = 0; i < ctx->nr_pages; i++) {
 295                 struct page *page;
 296                 pr_debug("pid(%d) [%d] page->count=%d\n", current->pid, i,
 297                                 page_count(ctx->ring_pages[i]));
 298                 page = ctx->ring_pages[i];
 299                 if (!page)
 300                         continue;
 301                 ctx->ring_pages[i] = NULL;
 302                 put_page(page);
 303         }
 304
 305         if (ctx->ring_pages && ctx->ring_pages != ctx->internal_pages) {
 306                 kfree(ctx->ring_pages);
 307                 ctx->ring_pages = NULL;
 308         }
 309 }
 310
 311 static int aio_ring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 312 {
 313         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND;
 314         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
 315         return 0;
 316 }
 317
 318 static int aio_ring_remap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 319 {
 320         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 321         struct kioctx_table *table;
 322         int i, res = -EINVAL;
 323
 324         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 325         rcu_read_lock();
 326         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 327         for (i = 0; i < table->nr; i++) {
 328                 struct kioctx *ctx;
 329
 330                 ctx = table->table[i];
 331                 if (ctx && ctx->aio_ring_file == file) {
 332                         if (!atomic_read(&ctx->dead)) {
 333                                 ctx->user_id = ctx->mmap_base = vma->vm_start;
 334                                 res = 0;
 335                         }
 336                         break;
 337                 }
 338         }
 339
 340         rcu_read_unlock();
 341         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 342         return res;
 343 }
 344
 345 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
 346         .mmap = aio_ring_mmap,
 347         .mremap = aio_ring_remap,
 348 };
 349
 350 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 351 static int aio_migratepage(struct address_space *mapping, struct page *new,
 352                         struct page *old, enum migrate_mode mode)
 353 {
 354         struct kioctx *ctx;
 355         unsigned long flags;
 356         pgoff_t idx;
 357         int rc;
 358
 359         rc = 0;
 360
 361         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
 362         spin_lock(&mapping->private_lock);
 363         ctx = mapping->private_data;
 364         if (!ctx) {
 365                 rc = -EINVAL;
 366                 goto out;
 367         }
 368
 369         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
 370          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
 371          * a partially initialized kiotx.
 372          */
 373         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
 374                 rc = -EAGAIN;
 375                 goto out;
 376         }
 377
 378         idx = old->index;
 379         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
 380                 /* Make sure the old page hasn't already been changed */
 381                 if (ctx->ring_pages[idx] != old)
 382                         rc = -EAGAIN;
 383         } else
 384                 rc = -EINVAL;
 385
 386         if (rc != 0)
 387                 goto out_unlock;
 388
 389         /* Writeback must be complete */
 390         BUG_ON(PageWriteback(old));
 391         get_page(new);
 392
 393         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, new, old, NULL, mode, 1);
 394         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 395                 put_page(new);
 396                 goto out_unlock;
 397         }
 398
 399         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
 400          * while the old page is copied to the new.  This prevents new
 401          * events from being lost.
 402          */
 403         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
 404         migrate_page_copy(new, old);
 405         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != old);
 406         ctx->ring_pages[idx] = new;
 407         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
 408
 409         /* The old page is no longer accessible. */
 410         put_page(old);
 411
 412 out_unlock:
 413         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 414 out:
 415         spin_unlock(&mapping->private_lock);
 416         return rc;
 417 }
 418 #endif
 419
 420 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
 421         .set_page_dirty = __set_page_dirty_no_writeback,
 422 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 423         .migratepage    = aio_migratepage,
 424 #endif
 425 };
 426
 427 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx)
 428 {
 429         struct aio_ring *ring;
 430         unsigned nr_events = ctx->max_reqs;
 431         struct mm_struct *mm = current->mm;
 432         unsigned long size, unused;
 433         int nr_pages;
 434         int i;
 435         struct file *file;
 436
 437         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
 438         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
 439
 440         size = sizeof(struct aio_ring);
 441         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
 442
 443         nr_pages = PFN_UP(size);
 444         if (nr_pages < 0)
 445                 return -EINVAL;
 446
 447         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
 448         if (IS_ERR(file)) {
 449                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 450                 return -ENOMEM;
 451         }
 452
 453         ctx->aio_ring_file = file;
 454         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
 455                         / sizeof(struct io_event);
 456
 457         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
 458         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
 459                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
 460                                           GFP_KERNEL);
 461                 if (!ctx->ring_pages) {
 462                         put_aio_ring_file(ctx);
 463                         return -ENOMEM;
 464                 }
 465         }
 466
 467         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 468                 struct page *page;
 469                 page = find_or_create_page(file->f_inode->i_mapping,
 470                                            i, GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
 471                 if (!page)
 472                         break;
 473                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
 474                          current->pid, i, page_count(page));
 475                 SetPageUptodate(page);
 476                 unlock_page(page);
 477
 478                 ctx->ring_pages[i] = page;
 479         }
 480         ctx->nr_pages = i;
 481
 482         if (unlikely(i != nr_pages)) {
 483                 aio_free_ring(ctx);
 484                 return -ENOMEM;
 485         }
 486
 487         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 488         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
 489
 490         down_write(&mm->mmap_sem);
 491         ctx->mmap_base = do_mmap_pgoff(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
 492                                        PROT_READ | PROT_WRITE,
 493                                        MAP_SHARED, 0, &unused);
 494         up_write(&mm->mmap_sem);
 495         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
 496                 ctx->mmap_size = 0;
 497                 aio_free_ring(ctx);
 498                 return -ENOMEM;
 499         }
 500
 501         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
 502
 503         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
 504         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
 505
 506         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 507         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
 508         ring->id = ~0U;
 509         ring->head = ring->tail = 0;
 510         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
 511         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
 512         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
 513         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
 514         kunmap_atomic(ring);
 515         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
 516
 517         return 0;
 518 }
 519
 520 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
 521 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
 522 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
 523
 524 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *iocb, kiocb_cancel_fn *cancel)
 525 {
 526         struct aio_kiocb *req = container_of(iocb, struct aio_kiocb, common);
 527         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
 528         unsigned long flags;
 529
 530         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 531
 532         if (!req->ki_list.next)
 533                 list_add(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 534
 535         req->ki_cancel = cancel;
 536
 537         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 538 }
 539 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 540
 541 static int kiocb_cancel(struct aio_kiocb *kiocb)
 542 {
 543         kiocb_cancel_fn *old, *cancel;
 544
 545         /*
 546          * Don't want to set kiocb->ki_cancel = KIOCB_CANCELLED unless it
 547          * actually has a cancel function, hence the cmpxchg()
 548          */
 549
 550         cancel = ACCESS_ONCE(kiocb->ki_cancel);
 551         do {
 552                 if (!cancel || cancel == KIOCB_CANCELLED)
 553                         return -EINVAL;
 554
 555                 old = cancel;
 556                 cancel = cmpxchg(&kiocb->ki_cancel, old, KIOCB_CANCELLED);
 557         } while (cancel != old);
 558
 559         return cancel(&kiocb->common);
 560 }
 561
 562 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 563 {
 564         struct kioctx *ctx = container_of(work, struct kioctx, free_work);
 565
 566         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 567
 568         aio_free_ring(ctx);
 569         free_percpu(ctx->cpu);
 570         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 571         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 572         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 573 }
 574
 575 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 576 {
 577         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 578
 579         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 580         if (ctx->rq_wait && atomic_dec_and_test(&ctx->rq_wait->count))
 581                 complete(&ctx->rq_wait->comp);
 582
 583         INIT_WORK(&ctx->free_work, free_ioctx);
 584         schedule_work(&ctx->free_work);
 585 }
 586
 587 /*
 588  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 589  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 590  * now it's safe to cancel any that need to be.
 591  */
 592 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 593 {
 594         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 595         struct aio_kiocb *req;
 596
 597         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 598
 599         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 600                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 601                                        struct aio_kiocb, ki_list);
 602
 603                 list_del_init(&req->ki_list);
 604                 kiocb_cancel(req);
 605         }
 606
 607         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 608
 609         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 610         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 611 }
 612
 613 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 614 {
 615         unsigned i, new_nr;
 616         struct kioctx_table *table, *old;
 617         struct aio_ring *ring;
 618
 619         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 620         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 621
 622         while (1) {
 623                 if (table)
 624                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 625                                 if (!table->table[i]) {
 626                                         ctx->id = i;
 627                                         table->table[i] = ctx;
 628                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 629
 630                                         /* While kioctx setup is in progress,
 631                                          * we are protected from page migration
 632                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 633                                          */
 634                                         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 635                                         ring->id = ctx->id;
 636                                         kunmap_atomic(ring);
 637                                         return 0;
 638                                 }
 639
 640                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 641                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 642
 643                 table = kzalloc(sizeof(*table) + sizeof(struct kioctx *) *
 644                                 new_nr, GFP_KERNEL);
 645                 if (!table)
 646                         return -ENOMEM;
 647
 648                 table->nr = new_nr;
 649
 650                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 651                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 652
 653                 if (!old) {
 654                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 655                 } else if (table->nr > old->nr) {
 656                         memcpy(table->table, old->table,
 657                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 658
 659                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 660                         kfree_rcu(old, rcu);
 661                 } else {
 662                         kfree(table);
 663                         table = old;
 664                 }
 665         }
 666 }
 667
 668 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 669 {
 670         spin_lock(&aio_nr_lock);
 671         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 672                 aio_nr = 0;
 673         else
 674                 aio_nr -= nr;
 675         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 676 }
 677
 678 /* ioctx_alloc
 679  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 680  */
 681 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 682 {
 683         struct mm_struct *mm = current->mm;
 684         struct kioctx *ctx;
 685         int err = -ENOMEM;
 686
 687         /*
 688          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 689          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 690          *
 691          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 692          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 693          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 694          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 695          */
 696         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 697         nr_events *= 2;
 698
 699         /* Prevent overflows */
 700         if (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) {
 701                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 702                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 703         }
 704
 705         if (!nr_events || (unsigned long)nr_events > (aio_max_nr * 2UL))
 706                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 707
 708         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 709         if (!ctx)
 710                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 711
 712         ctx->max_reqs = nr_events;
 713
 714         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 715         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 716         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 717         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 718          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 719         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 720         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 721
 722         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 723
 724         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users, 0, GFP_KERNEL))
 725                 goto err;
 726
 727         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs, 0, GFP_KERNEL))
 728                 goto err;
 729
 730         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 731         if (!ctx->cpu)
 732                 goto err;
 733
 734         err = aio_setup_ring(ctx);
 735         if (err < 0)
 736                 goto err;
 737
 738         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 739         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 740         if (ctx->req_batch < 1)
 741                 ctx->req_batch = 1;
 742
 743         /* limit the number of system wide aios */
 744         spin_lock(&aio_nr_lock);
 745         if (aio_nr + nr_events > (aio_max_nr * 2UL) ||
 746             aio_nr + nr_events < aio_nr) {
 747                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 748                 err = -EAGAIN;
 749                 goto err_ctx;
 750         }
 751         aio_nr += ctx->max_reqs;
 752         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 753
 754         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 755         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 756
 757         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 758         if (err)
 759                 goto err_cleanup;
 760
 761         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 762         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 763
 764         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 765                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 766         return ctx;
 767
 768 err_cleanup:
 769         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 770 err_ctx:
 771         atomic_set(&ctx->dead, 1);
 772         if (ctx->mmap_size)
 773                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 774         aio_free_ring(ctx);
 775 err:
 776         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 777         free_percpu(ctx->cpu);
 778         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 779         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 780         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 781         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 782         return ERR_PTR(err);
 783 }
 784
 785 /* kill_ioctx
 786  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 787  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 788  *      the rapid destruction of the kioctx.
 789  */
 790 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 791                       struct ctx_rq_wait *wait)
 792 {
 793         struct kioctx_table *table;
 794
 795         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 796         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1)) {
 797                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 798                 return -EINVAL;
 799         }
 800
 801         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 802         WARN_ON(ctx != table->table[ctx->id]);
 803         table->table[ctx->id] = NULL;
 804         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 805
 806         /* percpu_ref_kill() will do the necessary call_rcu() */
 807         wake_up_all(&ctx->wait);
 808
 809         /*
 810          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 811          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 812          * has already returned, so io_setup() could potentially return
 813          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 814          *  could tell).
 815          */
 816         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 817
 818         if (ctx->mmap_size)
 819                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 820
 821         ctx->rq_wait = wait;
 822         percpu_ref_kill(&ctx->users);
 823         return 0;
 824 }
 825
 826 /*
 827  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 828  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 829  * called on the context.
 830  *
 831  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 832  * them.
 833  */
 834 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 835 {
 836         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 837         struct ctx_rq_wait wait;
 838         int i, skipped;
 839
 840         if (!table)
 841                 return;
 842
 843         atomic_set(&wait.count, table->nr);
 844         init_completion(&wait.comp);
 845
 846         skipped = 0;
 847         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
 848                 struct kioctx *ctx = table->table[i];
 849
 850                 if (!ctx) {
 851                         skipped++;
 852                         continue;
 853                 }
 854
 855                 /*
 856                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
 857                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
 858                  * this is not necessarily our ->mm.
 859                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
 860                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
 861                  */
 862                 ctx->mmap_size = 0;
 863                 kill_ioctx(mm, ctx, &wait);
 864         }
 865
 866         if (!atomic_sub_and_test(skipped, &wait.count)) {
 867                 /* Wait until all IO for the context are done. */
 868                 wait_for_completion(&wait.comp);
 869         }
 870
 871         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
 872         kfree(table);
 873 }
 874
 875 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 876 {
 877         struct kioctx_cpu *kcpu;
 878         unsigned long flags;
 879
 880         local_irq_save(flags);
 881         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 882         kcpu->reqs_available += nr;
 883
 884         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 885                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 886                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 887         }
 888
 889         local_irq_restore(flags);
 890 }
 891
 892 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 893 {
 894         struct kioctx_cpu *kcpu;
 895         bool ret = false;
 896         unsigned long flags;
 897
 898         local_irq_save(flags);
 899         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 900         if (!kcpu->reqs_available) {
 901                 int old, avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 902
 903                 do {
 904                         if (avail < ctx->req_batch)
 905                                 goto out;
 906
 907                         old = avail;
 908                         avail = atomic_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 909                                                avail, avail - ctx->req_batch);
 910                 } while (avail != old);
 911
 912                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 913         }
 914
 915         ret = true;
 916         kcpu->reqs_available--;
 917 out:
 918         local_irq_restore(flags);
 919         return ret;
 920 }
 921
 922 /* refill_reqs_available
 923  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
 924  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
 925  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
 926  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
 927  *      called holding ctx->completion_lock.
 928  */
 929 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
 930                                   unsigned tail)
 931 {
 932         unsigned events_in_ring, completed;
 933
 934         /* Clamp head since userland can write to it. */
 935         head %= ctx->nr_events;
 936         if (head <= tail)
 937                 events_in_ring = tail - head;
 938         else
 939                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
 940
 941         completed = ctx->completed_events;
 942         if (events_in_ring < completed)
 943                 completed -= events_in_ring;
 944         else
 945                 completed = 0;
 946
 947         if (!completed)
 948                 return;
 949
 950         ctx->completed_events -= completed;
 951         put_reqs_available(ctx, completed);
 952 }
 953
 954 /* user_refill_reqs_available
 955  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
 956  *      out of space in the completion ring.
 957  */
 958 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 959 {
 960         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
 961         if (ctx->completed_events) {
 962                 struct aio_ring *ring;
 963                 unsigned head;
 964
 965                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
 966                  * here, but that's okay since whether we read the old version
 967                  * or the new version, and either will be valid.  The important
 968                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
 969                  * aio_complete() from updating tail by holding
 970                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
 971                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
 972                  * safe/right thing.
 973                  */
 974                 ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 975                 head = ring->head;
 976                 kunmap_atomic(ring);
 977
 978                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
 979         }
 980
 981         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
 982 }
 983
 984 /* aio_get_req
 985  *      Allocate a slot for an aio request.
 986  * Returns NULL if no requests are free.
 987  */
 988 static inline struct aio_kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
 989 {
 990         struct aio_kiocb *req;
 991
 992         if (!get_reqs_available(ctx)) {
 993                 user_refill_reqs_available(ctx);
 994                 if (!get_reqs_available(ctx))
 995                         return NULL;
 996         }
 997
 998         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
 999         if (unlikely(!req))
1000                 goto out_put;
1001
1002         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
1003
1004         req->ki_ctx = ctx;
1005         return req;
1006 out_put:
1007         put_reqs_available(ctx, 1);
1008         return NULL;
1009 }
1010
1011 static void kiocb_free(struct aio_kiocb *req)
1012 {
1013         if (req->common.ki_filp)
1014                 fput(req->common.ki_filp);
1015         if (req->ki_eventfd != NULL)
1016                 eventfd_ctx_put(req->ki_eventfd);
1017         kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
1018 }
1019
1020 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
1021 {
1022         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
1023         struct mm_struct *mm = current->mm;
1024         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
1025         struct kioctx_table *table;
1026         unsigned id;
1027
1028         if (get_user(id, &ring->id))
1029                 return NULL;
1030
1031         rcu_read_lock();
1032         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
1033
1034         if (!table || id >= table->nr)
1035                 goto out;
1036
1037         ctx = table->table[id];
1038         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
1039                 percpu_ref_get(&ctx->users);
1040                 ret = ctx;
1041         }
1042 out:
1043         rcu_read_unlock();
1044         return ret;
1045 }
1046
1047 /* aio_complete
1048  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
1049  */
1050 static void aio_complete(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
1051 {
1052         struct aio_kiocb *iocb = container_of(kiocb, struct aio_kiocb, common);
1053         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
1054         struct aio_ring *ring;
1055         struct io_event *ev_page, *event;
1056         unsigned tail, pos, head;
1057         unsigned long   flags;
1058
1059         /*
1060          * Special case handling for sync iocbs:
1061          *  - events go directly into the iocb for fast handling
1062          *  - the sync task with the iocb in its stack holds the single iocb
1063          *    ref, no other paths have a way to get another ref
1064          *  - the sync task helpfully left a reference to itself in the iocb
1065          */
1066         BUG_ON(is_sync_kiocb(kiocb));
1067
1068         if (iocb->ki_list.next) {
1069                 unsigned long flags;
1070
1071                 spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1072                 list_del(&iocb->ki_list);
1073                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1074         }
1075
1076         /*
1077          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1078          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1079          * pointer since we might be called from irq context.
1080          */
1081         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1082
1083         tail = ctx->tail;
1084         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1085
1086         if (++tail >= ctx->nr_events)
1087                 tail = 0;
1088
1089         ev_page = kmap_atomic(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1090         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1091
1092         event->obj = (u64)(unsigned long)iocb->ki_user_iocb;
1093         event->data = iocb->ki_user_data;
1094         event->res = res;
1095         event->res2 = res2;
1096
1097         kunmap_atomic(ev_page);
1098         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1099
1100         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %lx %lx\n",
1101                  ctx, tail, iocb, iocb->ki_user_iocb, iocb->ki_user_data,
1102                  res, res2);
1103
1104         /* after flagging the request as done, we
1105          * must never even look at it again
1106          */
1107         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1108
1109         ctx->tail = tail;
1110
1111         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1112         head = ring->head;
1113         ring->tail = tail;
1114         kunmap_atomic(ring);
1115         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1116
1117         ctx->completed_events++;
1118         if (ctx->completed_events > 1)
1119                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1120         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1121
1122         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1123
1124         /*
1125          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1126          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1127          * from IRQ context.
1128          */
1129         if (iocb->ki_eventfd != NULL)
1130                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1131
1132         /* everything turned out well, dispose of the aiocb. */
1133         kiocb_free(iocb);
1134
1135         /*
1136          * We have to order our ring_info tail store above and test
1137          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1138          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1139          * ordered with the unlocked test.
1140          */
1141         smp_mb();
1142
1143         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1144                 wake_up(&ctx->wait);
1145
1146         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1147 }
1148
1149 /* aio_read_events_ring
1150  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1151  *      events fetched
1152  */
1153 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1154                                  struct io_event __user *event, long nr)
1155 {
1156         struct aio_ring *ring;
1157         unsigned head, tail, pos;
1158         long ret = 0;
1159         int copy_ret;
1160
1161         /*
1162          * The mutex can block and wake us up and that will cause
1163          * wait_event_interruptible_hrtimeout() to schedule without sleeping
1164          * and repeat. This should be rare enough that it doesn't cause
1165          * peformance issues. See the comment in read_events() for more detail.
1166          */
1167         sched_annotate_sleep();
1168         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1169
1170         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1171         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1172         head = ring->head;
1173         tail = ring->tail;
1174         kunmap_atomic(ring);
1175
1176         /*
1177          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1178          * we also see the events that were stored up to the tail.
1179          */
1180         smp_rmb();
1181
1182         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1183
1184         if (head == tail)
1185                 goto out;
1186
1187         head %= ctx->nr_events;
1188         tail %= ctx->nr_events;
1189
1190         while (ret < nr) {
1191                 long avail;
1192                 struct io_event *ev;
1193                 struct page *page;
1194
1195                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1196                 if (head == tail)
1197                         break;
1198
1199                 avail = min(avail, nr - ret);
1200                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE -
1201                             ((head + AIO_EVENTS_OFFSET) % AIO_EVENTS_PER_PAGE));
1202
1203                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1204                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1205                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1206
1207                 ev = kmap(page);
1208                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1209                                         sizeof(*ev) * avail);
1210                 kunmap(page);
1211
1212                 if (unlikely(copy_ret)) {
1213                         ret = -EFAULT;
1214                         goto out;
1215                 }
1216
1217                 ret += avail;
1218                 head += avail;
1219                 head %= ctx->nr_events;
1220         }
1221
1222         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1223         ring->head = head;
1224         kunmap_atomic(ring);
1225         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1226
1227         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1228 out:
1229         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1230
1231         return ret;
1232 }
1233
1234 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1235                             struct io_event __user *event, long *i)
1236 {
1237         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1238
1239         if (ret > 0)
1240                 *i += ret;
1241
1242         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1243                 ret = -EINVAL;
1244
1245         if (!*i)
1246                 *i = ret;
1247
1248         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1249 }
1250
1251 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1252                         struct io_event __user *event,
1253                         struct timespec __user *timeout)
1254 {
1255         ktime_t until = { .tv64 = KTIME_MAX };
1256         long ret = 0;
1257
1258         if (timeout) {
1259                 struct timespec ts;
1260
1261                 if (unlikely(copy_from_user(&ts, timeout, sizeof(ts))))
1262                         return -EFAULT;
1263
1264                 until = timespec_to_ktime(ts);
1265         }
1266
1267         /*
1268          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1269          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1270          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1271          *
1272          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1273          * the task state back to TASK_RUNNING.
1274          *
1275          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1276          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1277          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1278          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1279          * something to be aware of when touching this code.
1280          */
1281         if (until.tv64 == 0)
1282                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret);
1283         else
1284                 wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1285                                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret),
1286                                 until);
1287
1288         if (!ret && signal_pending(current))
1289                 ret = -EINTR;
1290
1291         return ret;
1292 }
1293
1294 /* sys_io_setup:
1295  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1296  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1297  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1298  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1299  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1300  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1301  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1302  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1303  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1304  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1305  *      implemented.
1306  */
1307 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1308 {
1309         struct kioctx *ioctx = NULL;
1310         unsigned long ctx;
1311         long ret;
1312
1313         ret = get_user(ctx, ctxp);
1314         if (unlikely(ret))
1315                 goto out;
1316
1317         ret = -EINVAL;
1318         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1319                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1320                          ctx, nr_events);
1321                 goto out;
1322         }
1323
1324         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1325         ret = PTR_ERR(ioctx);
1326         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1327                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1328                 if (ret)
1329                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1330                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1331         }
1332
1333 out:
1334         return ret;
1335 }
1336
1337 /* sys_io_destroy:
1338  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1339  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1340  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1341  *      is invalid.
1342  */
1343 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1344 {
1345         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1346         if (likely(NULL != ioctx)) {
1347                 struct ctx_rq_wait wait;
1348                 int ret;
1349
1350                 init_completion(&wait.comp);
1351                 atomic_set(&wait.count, 1);
1352
1353                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1354                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1355                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1356                  */
1357                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &wait);
1358                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1359
1360                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1361                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1362                  * is destroyed.
1363                  */
1364                 if (!ret)
1365                         wait_for_completion(&wait.comp);
1366
1367                 return ret;
1368         }
1369         pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1370         return -EINVAL;
1371 }
1372
1373 typedef ssize_t (rw_iter_op)(struct kiocb *, struct iov_iter *);
1374
1375 static int aio_setup_vectored_rw(int rw, char __user *buf, size_t len,
1376                                  struct iovec **iovec,
1377                                  bool compat,
1378                                  struct iov_iter *iter)
1379 {
1380 #ifdef CONFIG_COMPAT
1381         if (compat)
1382                 return compat_import_iovec(rw,
1383                                 (struct compat_iovec __user *)buf,
1384                                 len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1385 #endif
1386         return import_iovec(rw, (struct iovec __user *)buf,
1387                                 len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1388 }
1389
1390 /*
1391  * aio_run_iocb:
1392  *      Performs the initial checks and io submission.
1393  */
1394 static ssize_t aio_run_iocb(struct kiocb *req, unsigned opcode,
1395                             char __user *buf, size_t len, bool compat)
1396 {
1397         struct file *file = req->ki_filp;
1398         ssize_t ret;
1399         int rw;
1400         fmode_t mode;
1401         rw_iter_op *iter_op;
1402         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1403         struct iov_iter iter;
1404
1405         switch (opcode) {
1406         case IOCB_CMD_PREAD:
1407         case IOCB_CMD_PREADV:
1408                 mode    = FMODE_READ;
1409                 rw      = READ;
1410                 iter_op = file->f_op->read_iter;
1411                 goto rw_common;
1412
1413         case IOCB_CMD_PWRITE:
1414         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1415                 mode    = FMODE_WRITE;
1416                 rw      = WRITE;
1417                 iter_op = file->f_op->write_iter;
1418                 goto rw_common;
1419 rw_common:
1420                 if (unlikely(!(file->f_mode & mode)))
1421                         return -EBADF;
1422
1423                 if (!iter_op)
1424                         return -EINVAL;
1425
1426                 if (opcode == IOCB_CMD_PREADV || opcode == IOCB_CMD_PWRITEV)
1427                         ret = aio_setup_vectored_rw(rw, buf, len,
1428                                                 &iovec, compat, &iter);
1429                 else {
1430                         ret = import_single_range(rw, buf, len, iovec, &iter);
1431                         iovec = NULL;
1432                 }
1433                 if (!ret)
1434                         ret = rw_verify_area(rw, file, &req->ki_pos,
1435                                              iov_iter_count(&iter));
1436                 if (ret < 0) {
1437                         kfree(iovec);
1438                         return ret;
1439                 }
1440
1441                 len = ret;
1442
1443                 if (rw == WRITE)
1444                         file_start_write(file);
1445
1446                 ret = iter_op(req, &iter);
1447
1448                 if (rw == WRITE)
1449                         file_end_write(file);
1450                 kfree(iovec);
1451                 break;
1452
1453         case IOCB_CMD_FDSYNC:
1454                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1455                         return -EINVAL;
1456
1457                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 1);
1458                 break;
1459
1460         case IOCB_CMD_FSYNC:
1461                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1462                         return -EINVAL;
1463
1464                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 0);
1465                 break;
1466
1467         default:
1468                 pr_debug("EINVAL: no operation provided\n");
1469                 return -EINVAL;
1470         }
1471
1472         if (ret != -EIOCBQUEUED) {
1473                 /*
1474                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1475                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1476                  */
1477                 if (unlikely(ret == -ERESTARTSYS || ret == -ERESTARTNOINTR ||
1478                              ret == -ERESTARTNOHAND ||
1479                              ret == -ERESTART_RESTARTBLOCK))
1480                         ret = -EINTR;
1481                 aio_complete(req, ret, 0);
1482         }
1483
1484         return 0;
1485 }
1486
1487 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1488                          struct iocb *iocb, bool compat)
1489 {
1490         struct aio_kiocb *req;
1491         ssize_t ret;
1492
1493         /* enforce forwards compatibility on users */
1494         if (unlikely(iocb->aio_reserved1 || iocb->aio_reserved2)) {
1495                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1496                 return -EINVAL;
1497         }
1498
1499         /* prevent overflows */
1500         if (unlikely(
1501             (iocb->aio_buf != (unsigned long)iocb->aio_buf) ||
1502             (iocb->aio_nbytes != (size_t)iocb->aio_nbytes) ||
1503             ((ssize_t)iocb->aio_nbytes < 0)
1504            )) {
1505                 pr_debug("EINVAL: overflow check\n");
1506                 return -EINVAL;
1507         }
1508
1509         req = aio_get_req(ctx);
1510         if (unlikely(!req))
1511                 return -EAGAIN;
1512
1513         req->common.ki_filp = fget(iocb->aio_fildes);
1514         if (unlikely(!req->common.ki_filp)) {
1515                 ret = -EBADF;
1516                 goto out_put_req;
1517         }
1518         req->common.ki_pos = iocb->aio_offset;
1519         req->common.ki_complete = aio_complete;
1520         req->common.ki_flags = iocb_flags(req->common.ki_filp);
1521
1522         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1523                 /*
1524                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1525                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1526                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1527                  * event using the eventfd_signal() function.
1528                  */
1529                 req->ki_eventfd = eventfd_ctx_fdget((int) iocb->aio_resfd);
1530                 if (IS_ERR(req->ki_eventfd)) {
1531                         ret = PTR_ERR(req->ki_eventfd);
1532                         req->ki_eventfd = NULL;
1533                         goto out_put_req;
1534                 }
1535
1536                 req->common.ki_flags |= IOCB_EVENTFD;
1537         }
1538
1539         ret = put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key);
1540         if (unlikely(ret)) {
1541                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1542                 goto out_put_req;
1543         }
1544
1545         req->ki_user_iocb = user_iocb;
1546         req->ki_user_data = iocb->aio_data;
1547
1548         ret = aio_run_iocb(&req->common, iocb->aio_lio_opcode,
1549                            (char __user *)(unsigned long)iocb->aio_buf,
1550                            iocb->aio_nbytes,
1551                            compat);
1552         if (ret)
1553                 goto out_put_req;
1554
1555         return 0;
1556 out_put_req:
1557         put_reqs_available(ctx, 1);
1558         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1559         kiocb_free(req);
1560         return ret;
1561 }
1562
1563 long do_io_submit(aio_context_t ctx_id, long nr,
1564                   struct iocb __user *__user *iocbpp, bool compat)
1565 {
1566         struct kioctx *ctx;
1567         long ret = 0;
1568         int i = 0;
1569         struct blk_plug plug;
1570
1571         if (unlikely(nr < 0))
1572                 return -EINVAL;
1573
1574         if (unlikely(nr > LONG_MAX/sizeof(*iocbpp)))
1575                 nr = LONG_MAX/sizeof(*iocbpp);
1576
1577         if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, iocbpp, (nr*sizeof(*iocbpp)))))
1578                 return -EFAULT;
1579
1580         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1581         if (unlikely(!ctx)) {
1582                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1583                 return -EINVAL;
1584         }
1585
1586         blk_start_plug(&plug);
1587
1588         /*
1589          * AKPM: should this return a partial result if some of the IOs were
1590          * successfully submitted?
1591          */
1592         for (i=0; i<nr; i++) {
1593                 struct iocb __user *user_iocb;
1594                 struct iocb tmp;
1595
1596                 if (unlikely(__get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
1597                         ret = -EFAULT;
1598                         break;
1599                 }
1600
1601                 if (unlikely(copy_from_user(&tmp, user_iocb, sizeof(tmp)))) {
1602                         ret = -EFAULT;
1603                         break;
1604                 }
1605
1606                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, &tmp, compat);
1607                 if (ret)
1608                         break;
1609         }
1610         blk_finish_plug(&plug);
1611
1612         percpu_ref_put(&ctx->users);
1613         return i ? i : ret;
1614 }
1615
1616 /* sys_io_submit:
1617  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
1618  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
1619  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
1620  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
1621  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
1622  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
1623  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
1624  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
1625  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
1626  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
1627  */
1628 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
1629                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
1630 {
1631         return do_io_submit(ctx_id, nr, iocbpp, 0);
1632 }
1633
1634 /* lookup_kiocb
1635  *      Finds a given iocb for cancellation.
1636  */
1637 static struct aio_kiocb *
1638 lookup_kiocb(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *iocb, u32 key)
1639 {
1640         struct aio_kiocb *kiocb;
1641
1642         assert_spin_locked(&ctx->ctx_lock);
1643
1644         if (key != KIOCB_KEY)
1645                 return NULL;
1646
1647         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
1648         list_for_each_entry(kiocb, &ctx->active_reqs, ki_list) {
1649                 if (kiocb->ki_user_iocb == iocb)
1650                         return kiocb;
1651         }
1652         return NULL;
1653 }
1654
1655 /* sys_io_cancel:
1656  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
1657  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
1658  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
1659  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
1660  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
1661  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
1662  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
1663  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1664  */
1665 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
1666                 struct io_event __user *, result)
1667 {
1668         struct kioctx *ctx;
1669         struct aio_kiocb *kiocb;
1670         u32 key;
1671         int ret;
1672
1673         ret = get_user(key, &iocb->aio_key);
1674         if (unlikely(ret))
1675                 return -EFAULT;
1676
1677         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1678         if (unlikely(!ctx))
1679                 return -EINVAL;
1680
1681         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1682
1683         kiocb = lookup_kiocb(ctx, iocb, key);
1684         if (kiocb)
1685                 ret = kiocb_cancel(kiocb);
1686         else
1687                 ret = -EINVAL;
1688
1689         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1690
1691         if (!ret) {
1692                 /*
1693                  * The result argument is no longer used - the io_event is
1694                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
1695                  * cancellation is progress:
1696                  */
1697                 ret = -EINPROGRESS;
1698         }
1699
1700         percpu_ref_put(&ctx->users);
1701
1702         return ret;
1703 }
1704
1705 /* io_getevents:
1706  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
1707  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
1708  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
1709  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
1710  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
1711  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
1712  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
1713  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
1714  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
1715  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1716  */
1717 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
1718                 long, min_nr,
1719                 long, nr,
1720                 struct io_event __user *, events,
1721                 struct timespec __user *, timeout)
1722 {
1723         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1724         long ret = -EINVAL;
1725
1726         if (likely(ioctx)) {
1727                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
1728                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, timeout);
1729                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1730         }
1731         return ret;
1732 }