io_uring: simplify io_req_map_rw()

Don't deref req->io->rw every time, but put it in a local variable. This
looks prettier, generates less instructions, and doesn't break alias
analysis.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: replace rw->task_work with rq->task_work

io_kiocb::task_work was de-unionised, and is not planned to be shared
back, because it's too useful and commonly used. Hence, instead of
keeping a separate task_work in struct io_async_rw just reuse
req->task_work.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: extract io_sendmsg_copy_hdr()

Don't repeat send msg initialisation code, it's error prone.
Extract and use a helper function.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: use more specific type in rcv/snd msg cp

send/recv msghdr initialisation works with struct io_async_msghdr, but
pulls the whole struct io_async_ctx for no reason. That complicates it
with composite accessing, e.g. io->msg.

Use and pass the most specific type, which is struct io_async_msghdr.
It is the larget field in union io_async_ctx and doesn't save stack
space, but looks clearer.
The most of the changes are replacing "io->msg." with "iomsg->"

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: rename sr->msg into umsg

Every second field in send/recv is called msg, make it a bit more
understandable by renaming ->msg, which is a user provided ptr,
to ->umsg.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix sq array offset calculation

rings_size() sets sq_offset to the total size of the rings (the returned
value which is used for memory allocation). This is wrong: sq array should
be located within the rings, not after them. Set sq_offset to where it
should be.

Fixes: 75b28affdd6a ("io_uring: allocate the two rings together")
Signed-off-by: Dmitry Vyukov <dvyukov@google.com>
Acked-by: Hristo Venev <hristo@venev.name>
Cc: io-uring@vger.kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'io_uring-5.8' into for-5.9/io_uring

Merge in io_uring-5.8 fixes, as changes/cleanups to how we do locked
mem accounting require a fixup, and only one of the spots are noticed
by git as the other merges cleanly. The flags fix from io_uring-5.8
also causes a merge conflict, the leak fix for recvmsg, the double poll
fix, and the link failure locking fix.

* io_uring-5.8:
  io_uring: fix lockup in io_fail_links()
  io_uring: fix ->work corruption with poll_add
  io_uring: missed req_init_async() for IOSQE_ASYNC
  io_uring: always allow drain/link/hardlink/async sqe flags
  io_uring: ensure double poll additions work with both request types
  io_uring: fix recvmsg memory leak with buffer selection
  io_uring: fix not initialised work->flags
  io_uring: fix missing msg_name assignment
  io_uring: account user memory freed when exit has been queued
  io_uring: fix memleak in io_sqe_files_register()
  io_uring: fix memleak in __io_sqe_files_update()
  io_uring: export cq overflow status to userspace

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix lockup in io_fail_links()

io_fail_links() doesn't consider REQ_F_COMP_LOCKED leading to nested
spin_lock(completion_lock) and lockup.

[  197.680409] rcu: INFO: rcu_preempt detected expedited stalls on
CPUs/tasks: { 6-... } 18239 jiffies s: 1421 root: 0x40/.
[  197.680411] rcu: blocking rcu_node structures:
[  197.680412] Task dump for CPU 6:
[  197.680413] link-timeout    R  running task        0  1669
1 0x8000008a
[  197.680414] Call Trace:
[  197.680420]  ? io_req_find_next+0xa0/0x200
[  197.680422]  ? io_put_req_find_next+0x2a/0x50
[  197.680423]  ? io_poll_task_func+0xcf/0x140
[  197.680425]  ? task_work_run+0x67/0xa0
[  197.680426]  ? do_exit+0x35d/0xb70
[  197.680429]  ? syscall_trace_enter+0x187/0x2c0
[  197.680430]  ? do_group_exit+0x43/0xa0
[  197.680448]  ? __x64_sys_exit_group+0x18/0x20
[  197.680450]  ? do_syscall_64+0x52/0xa0
[  197.680452]  ? entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x44/0xa9

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix ->work corruption with poll_add

req->work might be already initialised by the time it gets into
__io_arm_poll_handler(), which will corrupt it by using fields that are
in an union with req->work. Luckily, the only side effect is missing
put_creds(). Clean req->work before going there.

Suggested-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: missed req_init_async() for IOSQE_ASYNC

IOSQE_ASYNC branch of io_queue_sqe() is another place where an
unitialised req->work can be accessed (i.e. prior io_req_init_async()).
Nothing really bad though, it just looses IO_WQ_WORK_CONCURRENT flag.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: always allow drain/link/hardlink/async sqe flags

We currently filter these for timeout_remove/async_cancel/files_update,
but we only should be filtering for fixed file and buffer select. This
also causes a second read of sqe->flags, which isn't needed.

Just check req->flags for the relevant bits. This then allows these
commands to be used in links, for example, like everything else.

Signed-off-by: Daniele Albano <d.albano@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: ensure double poll additions work with both request types

The double poll additions were centered around doing POLL_ADD on file
descriptors that use more than one waitqueue (typically one for read,
one for write) when being polled. However, it can also end up being
triggered for when we use poll triggered retry. For that case, we cannot
safely use req->io, as that could be used by the request type itself.

Add a second io_poll_iocb pointer in the structure we allocate for poll
based retry, and ensure we use the right one from the two paths.

Fixes: 18bceab101ad ("io_uring: allow POLL_ADD with double poll_wait() users")
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix recvmsg memory leak with buffer selection

io_recvmsg() doesn't free memory allocated for struct io_buffer. This can
causes a leak when used with automatic buffer selection.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix not initialised work->flags

59960b9deb535 ("io_uring: fix lazy work init") tried to fix missing
io_req_init_async(), but left out work.flags and hash. Do it earlier.

Fixes: 7cdaf587de7c ("io_uring: avoid whole io_wq_work copy for requests completed inline")
Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix missing msg_name assignment

Ensure to set msg.msg_name for the async portion of send/recvmsg,
as the header copy will copy to/from it.

Cc: stable@vger.kernel.org # v5.5+
Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: account user memory freed when exit has been queued

We currently account the memory after the exit work has been run, but
that leaves a gap where a process has closed its ring and until the
memory has been accounted as freed. If the memlocked ulimit is
borderline, then that can introduce spurious setup errors returning
-ENOMEM because the free work hasn't been run yet.

Account this as freed when we close the ring, as not to expose a tiny
gap where setting up a new ring can fail.

Fixes: 85faa7b8346e ("io_uring: punt final io_ring_ctx wait-and-free to workqueue")
Cc: stable@vger.kernel.org # v5.7
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix memleak in io_sqe_files_register()

I got a memleak report when doing some fuzz test:

BUG: memory leak
unreferenced object 0x607eeac06e78 (size 8):
  comm "test", pid 295, jiffies 4294735835 (age 31.745s)
  hex dump (first 8 bytes):
    00 00 00 00 00 00 00 00                          ........
  backtrace:
    [<00000000932632e6>] percpu_ref_init+0x2a/0x1b0
    [<0000000092ddb796>] __io_uring_register+0x111d/0x22a0
    [<00000000eadd6c77>] __x64_sys_io_uring_register+0x17b/0x480
    [<00000000591b89a6>] do_syscall_64+0x56/0xa0
    [<00000000864a281d>] entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x44/0xa9

Call percpu_ref_exit() on error path to avoid
refcount memleak.

Fixes: 05f3fb3c5397 ("io_uring: avoid ring quiesce for fixed file set unregister and update")
Cc: stable@vger.kernel.org
Reported-by: Hulk Robot <hulkci@huawei.com>
Signed-off-by: Yang Yingliang <yangyingliang@huawei.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: remove dead 'ctx' argument and move forward declaration

We don't use 'ctx' at all in io_sq_thread_drop_mm(), it just works
on the mm of the current task. Drop the argument.

Move io_file_put_work() to where we have the other forward declarations
of functions.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: get rid of __req_need_defer()

We just have one caller of this, req_need_defer(), just inline the
code in there instead.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix memleak in __io_sqe_files_update()

I got a memleak report when doing some fuzz test:

BUG: memory leak
unreferenced object 0xffff888113e02300 (size 488):
comm "syz-executor401", pid 356, jiffies 4294809529 (age 11.954s)
hex dump (first 32 bytes):
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................
a0 a4 ce 19 81 88 ff ff 60 ce 09 0d 81 88 ff ff ........`.......
backtrace:
[<00000000129a84ec>] kmem_cache_zalloc include/linux/slab.h:659 [inline]
[<00000000129a84ec>] __alloc_file+0x25/0x310 fs/file_table.c:101
[<000000003050ad84>] alloc_empty_file+0x4f/0x120 fs/file_table.c:151
[<000000004d0a41a3>] alloc_file+0x5e/0x550 fs/file_table.c:193
[<000000002cb242f0>] alloc_file_pseudo+0x16a/0x240 fs/file_table.c:233
[<00000000046a4baa>] anon_inode_getfile fs/anon_inodes.c:91 [inline]
[<00000000046a4baa>] anon_inode_getfile+0xac/0x1c0 fs/anon_inodes.c:74
[<0000000035beb745>] __do_sys_perf_event_open+0xd4a/0x2680 kernel/events/core.c:11720
[<0000000049009dc7>] do_syscall_64+0x56/0xa0 arch/x86/entry/common.c:359
[<00000000353731ca>] entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x44/0xa9

BUG: memory leak
unreferenced object 0xffff8881152dd5e0 (size 16):
comm "syz-executor401", pid 356, jiffies 4294809529 (age 11.954s)
hex dump (first 16 bytes):
01 00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................
backtrace:
[<0000000074caa794>] kmem_cache_zalloc include/linux/slab.h:659 [inline]
[<0000000074caa794>] lsm_file_alloc security/security.c:567 [inline]
[<0000000074caa794>] security_file_alloc+0x32/0x160 security/security.c:1440
[<00000000c6745ea3>] __alloc_file+0xba/0x310 fs/file_table.c:106
[<000000003050ad84>] alloc_empty_file+0x4f/0x120 fs/file_table.c:151
[<000000004d0a41a3>] alloc_file+0x5e/0x550 fs/file_table.c:193
[<000000002cb242f0>] alloc_file_pseudo+0x16a/0x240 fs/file_table.c:233
[<00000000046a4baa>] anon_inode_getfile fs/anon_inodes.c:91 [inline]
[<00000000046a4baa>] anon_inode_getfile+0xac/0x1c0 fs/anon_inodes.c:74
[<0000000035beb745>] __do_sys_perf_event_open+0xd4a/0x2680 kernel/events/core.c:11720
[<0000000049009dc7>] do_syscall_64+0x56/0xa0 arch/x86/entry/common.c:359
[<00000000353731ca>] entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x44/0xa9

If io_sqe_file_register() failed, we need put the file that get by fget()
to avoid the memleak.

Fixes: c3a31e605620 ("io_uring: add support for IORING_REGISTER_FILES_UPDATE")
Cc: stable@vger.kernel.org
Reported-by: Hulk Robot <hulkci@huawei.com>
Signed-off-by: Yang Yingliang <yangyingliang@huawei.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: export cq overflow status to userspace

For those applications which are not willing to use io_uring_enter()
to reap and handle cqes, they may completely rely on liburing's
io_uring_peek_cqe(), but if cq ring has overflowed, currently because
io_uring_peek_cqe() is not aware of this overflow, it won't enter
kernel to flush cqes, below test program can reveal this bug:

static void test_cq_overflow(struct io_uring *ring)
{
        struct io_uring_cqe *cqe;
        struct io_uring_sqe *sqe;
        int issued = 0;
        int ret = 0;

        do {
                sqe = io_uring_get_sqe(ring);
                if (!sqe) {
                        fprintf(stderr, "get sqe failed\n");
                        break;;
                }
                ret = io_uring_submit(ring);
                if (ret <= 0) {
                        if (ret != -EBUSY)
                                fprintf(stderr, "sqe submit failed: %d\n", ret);
                        break;
                }
                issued++;
        } while (ret > 0);
        assert(ret == -EBUSY);

        printf("issued requests: %d\n", issued);

        while (issued) {
                ret = io_uring_peek_cqe(ring, &cqe);
                if (ret) {
                        if (ret != -EAGAIN) {
                                fprintf(stderr, "peek completion failed: %s\n",
                                        strerror(ret));
                                break;
                        }
                        printf("left requets: %d\n", issued);
                        continue;
                }
                io_uring_cqe_seen(ring, cqe);
                issued--;
                printf("left requets: %d\n", issued);
        }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
        int ret;
        struct io_uring ring;

        ret = io_uring_queue_init(16, &ring, 0);
        if (ret) {
                fprintf(stderr, "ring setup failed: %d\n", ret);
                return 1;
        }

        test_cq_overflow(&ring);
        return 0;
}

To fix this issue, export cq overflow status to userspace by adding new
IORING_SQ_CQ_OVERFLOW flag, then helper functions() in liburing, such as
io_uring_peek_cqe, can be aware of this cq overflow and do flush accordingly.

Signed-off-by: Xiaoguang Wang <xiaoguang.wang@linux.alibaba.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: only call kfree() for a non-zero pointer

It's safe to call kfree() with a NULL pointer, but it's also pointless.
Most of the time we don't have any data to free, and at millions of
requests per second, the redundant function call adds noticeable
overhead (about 1.3% of the runtime).

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix a use after free in io_async_task_func()

The "apoll" variable is freed and then used on the next line.  We need
to move the free down a few lines.

Fixes: 0be0b0e33b0b ("io_uring: simplify io_async_task_func()")
Signed-off-by: Dan Carpenter <dan.carpenter@oracle.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: don't burn CPU for iopoll on exit

First of all don't spin in io_ring_ctx_wait_and_kill() on iopoll.
Requests won't complete faster because of that, but only lengthen
io_uring_release().

The same goes for offloaded cleanup in io_ring_exit_work() -- it
already has waiting loop, don't do blocking active spinning.

For that, pass min=0 into io_iopoll_[try_]reap_events(), so it won't
actively spin. Leave the function if io_do_iopoll() there can't
complete a request to sleep in io_ring_exit_work().

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: remove nr_events arg from iopoll_check()

Nobody checks io_iopoll_check()'s output parameter @nr_events.
Remove the parameter and declare it further down the stack.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: partially inline io_iopoll_getevents()

io_iopoll_reap_events() doesn't care about returned valued of
io_iopoll_getevents() and does the same checks for list emptiness
and need_resched(). Just use io_do_iopoll().

io_sq_thread() doesn't check return value as well. It also passes min=0,
so there never be the second iteration inside io_poll_getevents().
Inline it there too.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: briefly loose locks while reaping events

It's not nice to hold @uring_lock for too long io_iopoll_reap_events().
For instance, the lock is needed to publish requests to @poll_list, and
that locks out tasks doing that for no good reason. Loose it
occasionally.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix stopping iopoll'ing too early

Nobody adjusts *nr_events (number of completed requests) before calling
io_iopoll_getevents(), so the passed @min shouldn't be adjusted as well.
Othewise it can return less than initially asked @min without hitting
need_resched().

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: don't delay iopoll'ed req completion

->iopoll() may have completed current request, but instead of reaping
it, io_do_iopoll() just continues with the next request in the list.
As a result it can leave just polled and completed request in the list
up until next syscall. Even outer loop in io_iopoll_getevents() doesn't
help the situation.

E.g. poll_list: req0 -> req1
If req0->iopoll() completed both requests, and @min<=1,
then @req0 will be left behind.

Check whether a req was completed after ->iopoll().

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix lost cqe->flags

Don't forget to fill cqe->flags properly in io_submit_flush_completions()

Fixes: a1d7c393c4711 ("io_uring: enable READ/WRITE to use deferred completions")
Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: keep queue_sqe()'s fail path separately

A preparation path, extracts error path into a separate block. It looks
saner then calling req_set_fail_links() after io_put_req_find_next(), even
though it have been working well.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix mis-refcounting linked timeouts

io_prep_linked_timeout() sets REQ_F_LINK_TIMEOUT altering refcounting of
the following linked request. After that someone should call
io_queue_linked_timeout(), otherwise a submission reference of the linked
timeout won't be ever dropped.

That's what happens in io_steal_work() if io-wq decides to postpone linked
request with io_wqe_enqueue(). io_queue_linked_timeout() can also be
potentially called twice without synchronisation during re-submission,
e.g. io_rw_resubmit().

There are the rules, whoever did io_prep_linked_timeout() must also call
io_queue_linked_timeout(). To not do it twice, io_prep_linked_timeout()
will return non NULL only for the first call. That's controlled by
REQ_F_LINK_TIMEOUT flag.

Also kill REQ_F_QUEUE_TIMEOUT.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: use new io_req_task_work_add() helper throughout

Since we now have that in the 5.9 branch, convert the existing users of
task_work_add() to use this new helper.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: abstract out task work running

Provide a helper to run task_work instead of checking and running
manually in a bunch of different spots. While doing so, also move the
task run state setting where we run the task work. Then we can move it
out of the callback helpers. This also helps ensure we only do this once
per task_work list run, not per task_work item.

Suggested-by: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'io_uring-5.8' into for-5.9/io_uring

Pull in task_work changes from the 5.8 series, as we'll need to apply
the same kind of changes to other parts in the 5.9 branch.

* io_uring-5.8:
  io_uring: fix regression with always ignoring signals in io_cqring_wait()
  io_uring: use signal based task_work running
  task_work: teach task_work_add() to do signal_wake_up()

io_uring: fix regression with always ignoring signals in io_cqring_wait()

When switching to TWA_SIGNAL for task_work notifications, we also made
any signal based condition in io_cqring_wait() return -ERESTARTSYS.
This breaks applications that rely on using signals to abort someone
waiting for events.

Check if we have a signal pending because of queued task_work, and
repeat the signal check once we've run the task_work. This provides a
reliable way of telling the two apart.

Additionally, only use TWA_SIGNAL if we are using an eventfd. If not,
we don't have the dependency situation described in the original commit,
and we can get by with just using TWA_RESUME like we previously did.

Fixes: ce593a6c480a ("io_uring: use signal based task_work running")
Cc: stable@vger.kernel.org # v5.7
Reported-by: Andres Freund <andres@anarazel.de>
Tested-by: Andres Freund <andres@anarazel.de>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: use signal based task_work running

Since 5.7, we've been using task_work to trigger async running of
requests in the context of the original task. This generally works
great, but there's a case where if the task is currently blocked
in the kernel waiting on a condition to become true, it won't process
task_work. Even though the task is woken, it just checks whatever
condition it's waiting on, and goes back to sleep if it's still false.

This is a problem if that very condition only becomes true when that
task_work is run. An example of that is the task registering an eventfd
with io_uring, and it's now blocked waiting on an eventfd read. That
read could depend on a completion event, and that completion event
won't get trigged until task_work has been run.

Use the TWA_SIGNAL notification for task_work, so that we ensure that
the task always runs the work when queued.

Cc: stable@vger.kernel.org # v5.7
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

task_work: teach task_work_add() to do signal_wake_up()

So that the target task will exit the wait_event_interruptible-like
loop and call task_work_run() asap.

The patch turns "bool notify" into 0,TWA_RESUME,TWA_SIGNAL enum, the
new TWA_SIGNAL flag implies signal_wake_up().  However, it needs to
avoid the race with recalc_sigpending(), so the patch also adds the
new JOBCTL_TASK_WORK bit included in JOBCTL_PENDING_MASK.

TODO: once this patch is merged we need to change all current users
of task_work_add(notify = true) to use TWA_RESUME.

Cc: stable@vger.kernel.org # v5.7
Acked-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Signed-off-by: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix missing ->mm on exit

There is a fancy bug, where exiting user task may not have ->mm,
that makes task_works to try to do kthread_use_mm(ctx->sqo_mm).

Don't do that if sqo_mm is NULL.

[  290.460558] WARNING: CPU: 6 PID: 150933 at kernel/kthread.c:1238
kthread_use_mm+0xf3/0x110
[  290.460579] CPU: 6 PID: 150933 Comm: read-write2 Tainted: G
I E     5.8.0-rc2-00066-g9b21720607cf #531
[  290.460580] RIP: 0010:kthread_use_mm+0xf3/0x110
...
[  290.460584] Call Trace:
[  290.460584]  __io_sq_thread_acquire_mm.isra.0.part.0+0x25/0x30
[  290.460584]  __io_req_task_submit+0x64/0x80
[  290.460584]  io_req_task_submit+0x15/0x20
[  290.460585]  task_work_run+0x67/0xa0
[  290.460585]  do_exit+0x35d/0xb70
[  290.460585]  do_group_exit+0x43/0xa0
[  290.460585]  get_signal+0x140/0x900
[  290.460586]  do_signal+0x37/0x780
[  290.460586]  __prepare_exit_to_usermode+0x126/0x1c0
[  290.460586]  __syscall_return_slowpath+0x3b/0x1c0
[  290.460587]  do_syscall_64+0x5f/0xa0
[  290.460587]  entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x44/0xa9

following with faults.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: optimise io_req_find_next() fast check

gcc 9.2.0 compiles io_req_find_next() as a separate function leaving
the first REQ_F_LINK_HEAD fast check not inlined. Help it by splitting
out the check from the function.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: simplify io_async_task_func()

Greatly simplify io_async_task_func() removing duplicated functionality
of __io_req_task_submit(). This do one extra spin lock/unlock for
cancelled poll case, but that shouldn't happen often.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix NULL mm in io_poll_task_func()

io_poll_task_func() hand-coded link submission forgetting to set
TASK_RUNNING, acquire mm, etc. Call existing helper for that,
i.e. __io_req_task_submit().

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: don't fail iopoll requeue without ->mm

Actually, io_iopoll_queue() may have NULL ->mm, that's if SQ thread
didn't grabbed mm before doing iopoll. Don't fail reqs there, as after
recent changes it won't be punted directly but rather through task_work.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: clean up io_kill_linked_timeout() locking

Avoid jumping through hoops to silence unused variable warnings, and
also fix sparse rightfully complaining about the locking context:

fs/io_uring.c:1593:39: warning: context imbalance in 'io_kill_linked_timeout' - unexpected unlock

Provide the functional helper as __io_kill_linked_timeout(), and have
separate the locking from it.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: do grab_env() just before punting

Currently io_steal_work() is disabled, and every linked request should
go through task_work for initialisation. Do io_req_work_grab_env()
just before io-wq punting and for the whole link, so any request
reachable by io_steal_work() is prepared.

This is also interesting for another reason -- it localises
io_req_work_grab_env() into one place just before io-wq punting, helping
to to better manage req->work lifetime and add some neat
cleanup/optimisations later.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: factor out grab_env() from defer_prep()

Remove io_req_work_grab_env() call from io_req_defer_prep(), just call
it when neccessary.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: do init work in grab_env()

Place io_req_init_async() in io_req_work_grab_env() so it won't be
forgotten.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: don't pass def into io_req_work_grab_env

Remove struct io_op_def *def parameter from io_req_work_grab_env(),
it's trivially deducible from req->opcode and fast. The API is
cleaner this way, and also helps the complier to understand
that it's a real constant and could be register-cached.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix potential use after free on fallback request free

After __io_free_req() puts a ctx ref, it should be assumed that the ctx
may already be gone. However, it can be accessed when putting the
fallback req. Free the req first and then put the ctx.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: kill REQ_F_TIMEOUT_NOSEQ

There are too many useless flags, kill REQ_F_TIMEOUT_NOSEQ, which can be
easily infered from req.timeout itself.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: kill REQ_F_TIMEOUT

Now REQ_F_TIMEOUT is set but never used, kill it

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: replace find_next() out param with ret

Generally, it's better to return a value directly than having out
parameter. It's cleaner and saves from some kinds of ugly bugs.
May also be faster.

Return next request from io_req_find_next() and friends directly
instead of passing out parameter.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: deduplicate freeing linked timeouts

Linked timeout cancellation code is repeated in in io_req_link_next()
and io_fail_links(), and they differ in details even though shouldn't.
Basing on the fact that there is maximum one armed linked timeout in
a link, and it immediately follows the head, extract a function that
will check for it and defuse.

Justification:
- DRY and cleaner
- better inlining for io_req_link_next() (just 1 call site now)
- isolates linked_timeouts from common path
- reduces time under spinlock for failed links
- actually less code

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
[axboe: fold in locking fix for io_fail_links()]
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix missing wake_up io_rw_reissue()

Don't forget to wake up a process to which io_rw_reissue() added
task_work.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix iopoll -EAGAIN handling

req->iopoll() is not necessarily called by a task that submitted a
request. Because of that, it's dangerous to grab_env() and punt async on
-EGAIN, potentially grabbing another task's mm and corrupting its
memory.

Do resubmit from the submitter task context.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: do task_work_run() during iopoll

There are a lot of new users of task_work, and some of task_work_add()
may happen while we do io polling, thus make iopoll from time to time
to do task_work_run(), so it doesn't poll for sitting there reqs.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: clean up req->result setting by rw

Assign req->result to io_size early in io_{read,write}(), it's enough
and makes it more straightforward.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: kill REQ_F_LINK_NEXT

After pulling nxt from a request, it's no more a links head, so clear
REQ_F_LINK_HEAD. Absence of this flag also indicates that there are no
linked requests, so replacing REQ_F_LINK_NEXT, which can be killed.

Linked timeouts also behave leaving the flag intact when necessary.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: cosmetic changes for batch free

Move all batch free bits close to each other and rename in a consistent
way.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: batch-free linked requests as well

There is no reason to not batch deallocation of linked requests. Take
away its next req first and handle it as everything else in
io_req_multi_free().

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: dismantle req early and remove need_iter

Every request in io_req_multi_free() is has ->file set. Instead of
pointlessly defering and counting reqs with file, dismantle it on place
and save for batch dealloc.

It also saves us from potentially skipping io_cleanup_req(), put_task(),
etc. Never happens though, becacuse ->file is always there.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: remove inflight batching in free_many()

io_free_req_many() is used only for iopoll requests, i.e. reads/writes.
Hence no need to batch inflight unhooking. For safety, it'll be done by
io_dismantle_req(), which replaces __io_req_aux_free(), and looks more
solid and cleaner.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix refs underflow in io_iopoll_queue()

Now io_complete_rw_common() puts a ref, extra io_req_put() in
io_iopoll_queue() causes undeflow. Remove it.

[  455.998620] refcount_t: underflow; use-after-free.
[  455.998743] WARNING: CPU: 6 PID: 285394 at lib/refcount.c:28
refcount_warn_saturate+0xae/0xf0
[  455.998772] CPU: 6 PID: 285394 Comm: read-write2 Tainted: G
          I E     5.8.0-rc2-00048-g1b1aa738f167-dirty #509
[  455.998772] RIP: 0010:refcount_warn_saturate+0xae/0xf0
...
[  455.998778] Call Trace:
[  455.998778]  io_put_req+0x44/0x50
[  455.998778]  io_iopoll_complete+0x245/0x370
[  455.998779]  io_iopoll_getevents+0x12f/0x1a0
[  455.998779]  io_iopoll_reap_events.part.0+0x5e/0xa0
[  455.998780]  io_ring_ctx_wait_and_kill+0x132/0x1c0
[  455.998780]  io_uring_release+0x20/0x30
[  455.998780]  __fput+0xcd/0x230
[  455.998781]  ____fput+0xe/0x10
[  455.998781]  task_work_run+0x67/0xa0
[  455.998781]  do_exit+0x35d/0xb70
[  455.998782]  do_group_exit+0x43/0xa0
[  455.998783]  get_signal+0x140/0x900
[  455.998783]  do_signal+0x37/0x780
[  455.998784]  __prepare_exit_to_usermode+0x126/0x1c0
[  455.998785]  __syscall_return_slowpath+0x3b/0x1c0
[  455.998785]  do_syscall_64+0x5f/0xa0
[  455.998785]  entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x44/0xa9

Fixes: a1d7c393c47 ("io_uring: enable READ/WRITE to use deferred completions")
Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix missing io_grab_files()

We won't have valid ring_fd, ring_file in task work. Grab files early.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: don't mark link's head for_async

No reason to mark a head of a link as for-async in io_req_defer_prep().
grab_env(), etc. That will be done further during submission if
neccessary.

Mark for_async=false saving extra grab_env() in many cases.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix feeding io-wq with uninit reqs

io_steal_work() can't be sure that @nxt has req->work properly set, so we
can't pass it to io-wq as is.

A dirty quick fix -- drag it through io_req_task_queue(), and always
return NULL from io_steal_work().

e.g.

[   50.770161] BUG: kernel NULL pointer dereference, address: 00000000
[   50.770164] #PF: supervisor write access in kernel mode
[   50.770164] #PF: error_code(0x0002) - not-present page
[   50.770168] CPU: 1 PID: 1448 Comm: io_wqe_worker-0 Tainted: G
I       5.8.0-rc2-00035-g2237d76530eb-dirty #494
[   50.770172] RIP: 0010:override_creds+0x19/0x30
...
[   50.770183]  io_worker_handle_work+0x25c/0x430
[   50.770185]  io_wqe_worker+0x2a0/0x350
[   50.770190]  kthread+0x136/0x180
[   50.770194]  ret_from_fork+0x22/0x30

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix punting req w/o grabbed env

It's not enough to check for REQ_F_WORK_INITIALIZED and punt async
assuming that io_req_work_grab_env() was called, it may not have been.
E.g. io_close_prep() and personality path set the flag without further
async init.

As a quick fix, always pass next work through io_req_task_queue().

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix req->work corruption

req->work and req->task_work are in a union, so io_req_task_queue() screws
everything that was in work. De-union them for now.

[  704.367253] BUG: unable to handle page fault for address:
ffffffffaf7330d0
[  704.367256] #PF: supervisor write access in kernel mode
[  704.367256] #PF: error_code(0x0003) - permissions violation
[  704.367261] CPU: 6 PID: 1654 Comm: io_wqe_worker-0 Tainted: G
I       5.8.0-rc2-00038-ge28d0bdc4863-dirty #498
[  704.367265] RIP: 0010:_raw_spin_lock+0x1e/0x36
...
[  704.367276]  __alloc_fd+0x35/0x150
[  704.367279]  __get_unused_fd_flags+0x25/0x30
[  704.367280]  io_openat2+0xcb/0x1b0
[  704.367283]  io_issue_sqe+0x36a/0x1320
[  704.367294]  io_wq_submit_work+0x58/0x160
[  704.367295]  io_worker_handle_work+0x2a3/0x430
[  704.367296]  io_wqe_worker+0x2a0/0x350
[  704.367301]  kthread+0x136/0x180
[  704.367304]  ret_from_fork+0x22/0x30

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix function args for !CONFIG_NET

Fix build errors when CONFIG_NET is not set/enabled:

../fs/io_uring.c:5472:10: error: too many arguments to function ‘io_sendmsg’
../fs/io_uring.c:5474:10: error: too many arguments to function ‘io_send’
../fs/io_uring.c:5484:10: error: too many arguments to function ‘io_recvmsg’
../fs/io_uring.c:5486:10: error: too many arguments to function ‘io_recv’
../fs/io_uring.c:5510:9: error: too many arguments to function ‘io_accept’
../fs/io_uring.c:5518:9: error: too many arguments to function ‘io_connect’

Signed-off-by: Randy Dunlap <rdunlap@infradead.org>
Cc: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
Cc: io-uring@vger.kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'io_uring-5.8' into for-5.9/io_uring

Merge in changes that went into 5.8-rc3. GIT will silently do the
merge, but we still need a tweak on top of that since
io_complete_rw_common() was modified to take a io_comp_state pointer.
The auto-merge fails on that, and we end up with something that
doesn't compile.

* io_uring-5.8:
  io_uring: fix current->mm NULL dereference on exit
  io_uring: fix hanging iopoll in case of -EAGAIN
  io_uring: fix io_sq_thread no schedule when busy

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io-wq: return next work from ->do_work() directly

It's easier to return next work from ->do_work() than
having an in-out argument. Looks nicer and easier to compile.
Also, merge io_wq_assign_next() into its only user.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io-wq: compact io-wq flags numbers

Renumerate IO_WQ flags, so they take adjacent bits

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: use task_work for links if possible

Currently links are always done in an async fashion, unless we catch them
inline after we successfully complete a request without having to resort
to blocking. This isn't necessarily the most efficient approach, it'd be
more ideal if we could just use the task_work handling for this.

Outside of saving an async jump, we can also do less prep work for these
kinds of requests.

Running dependent links from the task_work handler yields some nice
performance benefits. As an example, examples/link-cp from the liburing
repository uses read+write links to implement a copy operation. Without
this patch, the a cache fold 4G file read from a VM runs in about 3
seconds:

$ time examples/link-cp /data/file /dev/null

real 0m2.986s
user 0m0.051s
sys 0m2.843s

and a subsequent cache hot run looks like this:

$ time examples/link-cp /data/file /dev/null

real 0m0.898s
user 0m0.069s
sys 0m0.797s

With this patch in place, the cold case takes about 2.4 seconds:

$ time examples/link-cp /data/file /dev/null

real 0m2.400s
user 0m0.020s
sys 0m2.366s

and the cache hot case looks like this:

$ time examples/link-cp /data/file /dev/null

real 0m0.676s
user 0m0.010s
sys 0m0.665s

As expected, the (mostly) cache hot case yields the biggest improvement,
running about 25% faster with this change, while the cache cold case
yields about a 20% increase in performance. Outside of the performance
increase, we're using less CPU as well, as we're not using the async
offload threads at all for this anymore.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: enable READ/WRITE to use deferred completions

A bit more surgery required here, as completions are generally done
through the kiocb->ki_complete() callback, even if they complete inline.
This enables the regular read/write path to use the io_comp_state
logic to batch inline completions.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: pass in completion state to appropriate issue side handlers

Provide the completion state to the handlers that we know can complete
inline, so they can utilize this for batching completions.

Cap the max batch count at 32. This should be enough to provide a good
amortization of the cost of the lock+commit dance for completions, while
still being low enough not to cause any real latency issues for SQPOLL
applications.

Xuan Zhuo <xuanzhuo@linux.alibaba.com> reports that this changes his
profile from:

17.97% [kernel] [k] copy_user_generic_unrolled
13.92% [kernel] [k] io_commit_cqring
11.04% [kernel] [k] __io_cqring_fill_event
10.33% [kernel] [k] udp_recvmsg
 5.94% [kernel] [k] skb_release_data
 4.31% [kernel] [k] udp_rmem_release
 2.68% [kernel] [k] __check_object_size
 2.24% [kernel] [k] __slab_free
 2.22% [kernel] [k] _raw_spin_lock_bh
 2.21% [kernel] [k] kmem_cache_free
 2.13% [kernel] [k] free_pcppages_bulk
 1.83% [kernel] [k] io_submit_sqes
 1.38% [kernel] [k] page_frag_free
 1.31% [kernel] [k] inet_recvmsg

to

19.99% [kernel] [k] copy_user_generic_unrolled
11.63% [kernel] [k] skb_release_data
 9.36% [kernel] [k] udp_rmem_release
 8.64% [kernel] [k] udp_recvmsg
 6.21% [kernel] [k] __slab_free
 4.39% [kernel] [k] __check_object_size
 3.64% [kernel] [k] free_pcppages_bulk
 2.41% [kernel] [k] kmem_cache_free
 2.00% [kernel] [k] io_submit_sqes
 1.95% [kernel] [k] page_frag_free
 1.54% [kernel] [k] io_put_req
[...]
 0.07% [kernel] [k] io_commit_cqring
 0.44% [kernel] [k] __io_cqring_fill_event

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: pass down completion state on the issue side

No functional changes in this patch, just in preparation for having the
completion state be available on the issue side. Later on, this will
allow requests that complete inline to be completed in batches.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: add 'io_comp_state' to struct io_submit_state

No functional changes in this patch, just in preparation for passing back
pending completions to the caller and completing them in a batched
fashion.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: provide generic io_req_complete() helper

We have lots of callers of:

io_cqring_add_event(req, result);
io_put_req(req);

Provide a helper that does this for us. It helps clean up the code, and
also provides a more convenient location for us to change the completion
handling.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix NULL-mm for linked reqs

__io_queue_sqe() tries to handle all request of a link,
so it's not enough to grab mm in io_sq_thread_acquire_mm()
based just on the head.

Don't check req->needs_mm and do it always.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>

io_uring: fix current->mm NULL dereference on exit

Don't reissue requests from io_iopoll_reap_events(), the task may not
have mm, which ends up with NULL. It's better to kill everything off on
exit anyway.

[  677.734670] RIP: 0010:io_iopoll_complete+0x27e/0x630
...
[  677.734679] Call Trace:
[  677.734695]  ? __send_signal+0x1f2/0x420
[  677.734698]  ? _raw_spin_unlock_irqrestore+0x24/0x40
[  677.734699]  ? send_signal+0xf5/0x140
[  677.734700]  io_iopoll_getevents+0x12f/0x1a0
[  677.734702]  io_iopoll_reap_events.part.0+0x5e/0xa0
[  677.734703]  io_ring_ctx_wait_and_kill+0x132/0x1c0
[  677.734704]  io_uring_release+0x20/0x30
[  677.734706]  __fput+0xcd/0x230
[  677.734707]  ____fput+0xe/0x10
[  677.734709]  task_work_run+0x67/0xa0
[  677.734710]  do_exit+0x35d/0xb70
[  677.734712]  do_group_exit+0x43/0xa0
[  677.734713]  get_signal+0x140/0x900
[  677.734715]  do_signal+0x37/0x780
[  677.734717]  ? enqueue_hrtimer+0x41/0xb0
[  677.734718]  ? recalibrate_cpu_khz+0x10/0x10
[  677.734720]  ? ktime_get+0x3e/0xa0
[  677.734721]  ? lapic_next_deadline+0x26/0x30
[  677.734723]  ? tick_program_event+0x4d/0x90
[  677.734724]  ? __hrtimer_get_next_event+0x4d/0x80
[  677.734726]  __prepare_exit_to_usermode+0x126/0x1c0
[  677.734741]  prepare_exit_to_usermode+0x9/0x40
[  677.734742]  idtentry_exit_cond_rcu+0x4c/0x60
[  677.734743]  sysvec_reschedule_ipi+0x92/0x160
[  677.734744]  ? asm_sysvec_reschedule_ipi+0xa/0x20
[  677.734745]  asm_sysvec_reschedule_ipi+0x12/0x20

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix hanging iopoll in case of -EAGAIN

io_do_iopoll() won't do anything with a request unless
req->iopoll_completed is set. So io_complete_rw_iopoll() has to set
it, otherwise io_do_iopoll() will poll a file again and again even
though the request of interest was completed long time ago.

Also, remove -EAGAIN check from io_issue_sqe() as it races with
the changed lines. The request will take the long way and be
resubmitted from io_iopoll*().

io_kiocb's result and iopoll_completed")

Fixes: bbde017a32b3 ("io_uring: add memory barrier to synchronize
Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix io_sq_thread no schedule when busy

When the user consumes and generates sqe at a fast rate,
io_sqring_entries can always get sqe, and ret will not be equal to -EBUSY,
so that io_sq_thread will never call cond_resched or schedule, and then
we will get the following system error prompt:

rcu: INFO: rcu_sched self-detected stall on CPU
or
watchdog: BUG: soft lockup-CPU#23 stuck for 112s! [io_uring-sq:1863]

This patch checks whether need to call cond_resched() by checking
the need_resched() function every cycle.

Suggested-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
Signed-off-by: Xuan Zhuo <xuanzhuo@linux.alibaba.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: kill NULL checks for submit state

After recent changes, io_submit_sqes() always passes valid submit state,
so kill leftovers checking it for NULL.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: set @poll->file after @poll init

It's a good practice to modify fields of a struct after but not before
it was initialised. Even though io_init_poll_iocb() doesn't touch
poll->file, call it first.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: remove REQ_F_MUST_PUNT

REQ_F_MUST_PUNT may seem looking good and clear, but it's the same
as not having REQ_F_NOWAIT set. That rather creates more confusion.
Moreover, it doesn't even affect any behaviour (e.g. see the patch
removing it from io_{read,write}).

Kill theg flag and update already outdated comments.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: remove setting REQ_F_MUST_PUNT in rw

io_{read,write}() {
...
copy_iov: // prep async
   if (!(flags & REQ_F_NOWAIT) && !file_can_poll(file))
flags |= REQ_F_MUST_PUNT;
}

REQ_F_MUST_PUNT there is pointless, because if it happens then
REQ_F_NOWAIT is known to be _not_ set, and the request will go
async path in __io_queue_sqe() anyway. file_can_poll() check
is also repeated in arm_poll*(), so don't need it.

Remove the mentioned assignment REQ_F_MUST_PUNT in preparation
for killing the flag.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'async-buffered.8' into for-5.9/io_uring

Pull in async buffered reads branch.

* async-buffered.8:
  io_uring: support true async buffered reads, if file provides it
  mm: add kiocb_wait_page_queue_init() helper
  btrfs: flag files as supporting buffered async reads
  xfs: flag files as supporting buffered async reads
  block: flag block devices as supporting IOCB_WAITQ
  fs: add FMODE_BUF_RASYNC
  mm: support async buffered reads in generic_file_buffered_read()
  mm: add support for async page locking
  mm: abstract out wake_page_match() from wake_page_function()
  mm: allow read-ahead with IOCB_NOWAIT set
  io_uring: re-issue block requests that failed because of resources
  io_uring: catch -EIO from buffered issue request failure
  io_uring: always plug for any number of IOs
  block: provide plug based way of signaling forced no-wait semantics

io_uring: support true async buffered reads, if file provides it

If the file is flagged with FMODE_BUF_RASYNC, then we don't have to punt
the buffered read to an io-wq worker. Instead we can rely on page
unlocking callbacks to support retry based async IO. This is a lot more
efficient than doing async thread offload.

The retry is done similarly to how we handle poll based retry. From
the unlock callback, we simply queue the retry to a task_work based
handler.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

mm: add kiocb_wait_page_queue_init() helper

Checks if the file supports it, and initializes the values that we need.
Caller passes in 'data' pointer, if any, and the callback function to
be used.

Acked-by: Johannes Weiner <hannes@cmpxchg.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

btrfs: flag files as supporting buffered async reads

btrfs uses generic_file_read_iter(), which already supports this.

Acked-by: Chris Mason <clm@fb.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

xfs: flag files as supporting buffered async reads

XFS uses generic_file_read_iter(), which already supports this.

Acked-by: Darrick J. Wong <darrick.wong@oracle.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: flag block devices as supporting IOCB_WAITQ

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

fs: add FMODE_BUF_RASYNC

If set, this indicates that the file system supports IOCB_WAITQ for
buffered reads.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

mm: support async buffered reads in generic_file_buffered_read()

Use the async page locking infrastructure, if IOCB_WAITQ is set in the
passed in iocb. The caller must expect an -EIOCBQUEUED return value,
which means that IO is started but not done yet. This is similar to how
O_DIRECT signals the same operation. Once the callback is received by
the caller for IO completion, the caller must retry the operation.

Acked-by: Johannes Weiner <hannes@cmpxchg.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

mm: add support for async page locking

Normally waiting for a page to become unlocked, or locking the page,
requires waiting for IO to complete. Add support for lock_page_async()
and wait_on_page_locked_async(), which are callback based instead. This
allows a caller to get notified when a page becomes unlocked, rather
than wait for it.

We add a new iocb field, ki_waitq, to pass in the necessary data for this
to happen. We can unionize this with ki_cookie, since that is only used
for polled IO. Polled IO can never co-exist with async callbacks, as it is
(by definition) polled completions. struct wait_page_key is made public,
and we define struct wait_page_async as the interface between the caller
and the core.

Acked-by: Johannes Weiner <hannes@cmpxchg.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

mm: abstract out wake_page_match() from wake_page_function()

No functional changes in this patch, just in preparation for allowing
more callers.

Acked-by: Johannes Weiner <hannes@cmpxchg.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

mm: allow read-ahead with IOCB_NOWAIT set

The read-ahead shouldn't block, so allow it to be done even if
IOCB_NOWAIT is set in the kiocb.

Acked-by: Johannes Weiner <hannes@cmpxchg.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: re-issue block requests that failed because of resources

Mark the plug with nowait == true, which will cause requests to avoid
blocking on request allocation. If they do, we catch them and reissue
them from a task_work based handler.

Normally we can catch -EAGAIN directly, but the hard case is for split
requests. As an example, the application issues a 512KB request. The
block core will split this into 128KB if that's the max size for the
device. The first request issues just fine, but we run into -EAGAIN for
some latter splits for the same request. As the bio is split, we don't
get to see the -EAGAIN until one of the actual reads complete, and hence
we cannot handle it inline as part of submission.

This does potentially cause re-reads of parts of the range, as the whole
request is reissued. There's currently no better way to handle this.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: catch -EIO from buffered issue request failure

-EIO bubbles up like -EAGAIN if we fail to allocate a request at the
lower level. Play it safe and treat it like -EAGAIN in terms of sync
retry, to avoid passing back an errant -EIO.

Catch some of these early for block based file, as non-mq devices
generally do not support NOWAIT. That saves us some overhead by
not first trying, then retrying from async context. We can go straight
to async punt instead.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: always plug for any number of IOs

Currently we only plug if we're doing more than two request. We're going
to be relying on always having the plug there to pass down information,
so plug unconditionally.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>