drivers/block/loop.c

   1 /*
   2  *  linux/drivers/block/loop.c
   3  *
   4  *  Written by Theodore Ts'o, 3/29/93
   5  *
   6  * Copyright 1993 by Theodore Ts'o.  Redistribution of this file is
   7  * permitted under the GNU General Public License.
   8  *
   9  * DES encryption plus some minor changes by Werner Almesberger, 30-MAY-1993
  10  * more DES encryption plus IDEA encryption by Nicholas J. Leon, June 20, 1996
  11  *
  12  * Modularized and updated for 1.1.16 kernel - Mitch Dsouza 28th May 1994
  13  * Adapted for 1.3.59 kernel - Andries Brouwer, 1 Feb 1996
  14  *
  15  * Fixed do_loop_request() re-entrancy - Vincent.Renardias@waw.com Mar 20, 1997
  16  *
  17  * Added devfs support - Richard Gooch <rgooch@atnf.csiro.au> 16-Jan-1998
  18  *
  19  * Handle sparse backing files correctly - Kenn Humborg, Jun 28, 1998
  20  *
  21  * Loadable modules and other fixes by AK, 1998
  22  *
  23  * Make real block number available to downstream transfer functions, enables
  24  * CBC (and relatives) mode encryption requiring unique IVs per data block.
  25  * Reed H. Petty, rhp@draper.net
  26  *
  27  * Maximum number of loop devices now dynamic via max_loop module parameter.
  28  * Russell Kroll <rkroll@exploits.org> 19990701
  29  *
  30  * Maximum number of loop devices when compiled-in now selectable by passing
  31  * max_loop=<1-255> to the kernel on boot.
  32  * Erik I. Bolsø, <eriki@himolde.no>, Oct 31, 1999
  33  *
  34  * Completely rewrite request handling to be make_request_fn style and
  35  * non blocking, pushing work to a helper thread. Lots of fixes from
  36  * Al Viro too.
  37  * Jens Axboe <axboe@suse.de>, Nov 2000
  38  *
  39  * Support up to 256 loop devices
  40  * Heinz Mauelshagen <mge@sistina.com>, Feb 2002
  41  *
  42  * Support for falling back on the write file operation when the address space
  43  * operations write_begin is not available on the backing filesystem.
  44  * Anton Altaparmakov, 16 Feb 2005
  45  *
  46  * Still To Fix:
  47  * - Advisory locking is ignored here.
  48  * - Should use an own CAP_* category instead of CAP_SYS_ADMIN
  49  *
  50  */
  51
  52 #include <linux/module.h>
  53 #include <linux/moduleparam.h>
  54 #include <linux/sched.h>
  55 #include <linux/fs.h>
  56 #include <linux/file.h>
  57 #include <linux/stat.h>
  58 #include <linux/errno.h>
  59 #include <linux/major.h>
  60 #include <linux/wait.h>
  61 #include <linux/blkdev.h>
  62 #include <linux/blkpg.h>
  63 #include <linux/init.h>
  64 #include <linux/swap.h>
  65 #include <linux/slab.h>
  66 #include <linux/compat.h>
  67 #include <linux/suspend.h>
  68 #include <linux/freezer.h>
  69 #include <linux/mutex.h>
  70 #include <linux/writeback.h>
  71 #include <linux/completion.h>
  72 #include <linux/highmem.h>
  73 #include <linux/kthread.h>
  74 #include <linux/splice.h>
  75 #include <linux/sysfs.h>
  76 #include <linux/miscdevice.h>
  77 #include <linux/falloc.h>
  78 #include <linux/uio.h>
  79 #include "loop.h"
  80
  81 #include <linux/uaccess.h>
  82
  83 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  84 static DEFINE_MUTEX(loop_index_mutex);
  85
  86 static int max_part;
  87 static int part_shift;
  88
  89 static int transfer_xor(struct loop_device *lo, int cmd,
  90                         struct page *raw_page, unsigned raw_off,
  91                         struct page *loop_page, unsigned loop_off,
  92                         int size, sector_t real_block)
  93 {
  94         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page) + raw_off;
  95         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page) + loop_off;
  96         char *in, *out, *key;
  97         int i, keysize;
  98
  99         if (cmd == READ) {
 100                 in = raw_buf;
 101                 out = loop_buf;
 102         } else {
 103                 in = loop_buf;
 104                 out = raw_buf;
 105         }
 106
 107         key = lo->lo_encrypt_key;
 108         keysize = lo->lo_encrypt_key_size;
 109         for (i = 0; i < size; i++)
 110                 *out++ = *in++ ^ key[(i & 511) % keysize];
 111
 112         kunmap_atomic(loop_buf);
 113         kunmap_atomic(raw_buf);
 114         cond_resched();
 115         return 0;
 116 }
 117
 118 static int xor_init(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
 119 {
 120         if (unlikely(info->lo_encrypt_key_size <= 0))
 121                 return -EINVAL;
 122         return 0;
 123 }
 124
 125 static struct loop_func_table none_funcs = {
 126         .number = LO_CRYPT_NONE,
 127 };
 128
 129 static struct loop_func_table xor_funcs = {
 130         .number = LO_CRYPT_XOR,
 131         .transfer = transfer_xor,
 132         .init = xor_init
 133 };
 134
 135 /* xfer_funcs[0] is special - its release function is never called */
 136 static struct loop_func_table *xfer_funcs[MAX_LO_CRYPT] = {
 137         &none_funcs,
 138         &xor_funcs
 139 };
 140
 141 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 142 {
 143         loff_t loopsize;
 144
 145         /* Compute loopsize in bytes */
 146         loopsize = i_size_read(file->f_mapping->host);
 147         if (offset > 0)
 148                 loopsize -= offset;
 149         /* offset is beyond i_size, weird but possible */
 150         if (loopsize < 0)
 151                 return 0;
 152
 153         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 154                 loopsize = sizelimit;
 155         /*
 156          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 157          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 158          */
 159         return loopsize >> 9;
 160 }
 161
 162 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 163 {
 164         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 165 }
 166
 167 static void __loop_update_dio(struct loop_device *lo, bool dio)
 168 {
 169         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 170         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 171         struct inode *inode = mapping->host;
 172         unsigned short sb_bsize = 0;
 173         unsigned dio_align = 0;
 174         bool use_dio;
 175
 176         if (inode->i_sb->s_bdev) {
 177                 sb_bsize = bdev_logical_block_size(inode->i_sb->s_bdev);
 178                 dio_align = sb_bsize - 1;
 179         }
 180
 181         /*
 182          * We support direct I/O only if lo_offset is aligned with the
 183          * logical I/O size of backing device, and the logical block
 184          * size of loop is bigger than the backing device's and the loop
 185          * needn't transform transfer.
 186          *
 187          * TODO: the above condition may be loosed in the future, and
 188          * direct I/O may be switched runtime at that time because most
 189          * of requests in sane applications should be PAGE_SIZE aligned
 190          */
 191         if (dio) {
 192                 if (queue_logical_block_size(lo->lo_queue) >= sb_bsize &&
 193                                 !(lo->lo_offset & dio_align) &&
 194                                 mapping->a_ops->direct_IO &&
 195                                 !lo->transfer)
 196                         use_dio = true;
 197                 else
 198                         use_dio = false;
 199         } else {
 200                 use_dio = false;
 201         }
 202
 203         if (lo->use_dio == use_dio)
 204                 return;
 205
 206         /* flush dirty pages before changing direct IO */
 207         vfs_fsync(file, 0);
 208
 209         /*
 210          * The flag of LO_FLAGS_DIRECT_IO is handled similarly with
 211          * LO_FLAGS_READ_ONLY, both are set from kernel, and losetup
 212          * will get updated by ioctl(LOOP_GET_STATUS)
 213          */
 214         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 215         lo->use_dio = use_dio;
 216         if (use_dio)
 217                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 218         else
 219                 lo->lo_flags &= ~LO_FLAGS_DIRECT_IO;
 220         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 221 }
 222
 223 static int
 224 figure_loop_size(struct loop_device *lo, loff_t offset, loff_t sizelimit,
 225                  loff_t logical_blocksize)
 226 {
 227         loff_t size = get_size(offset, sizelimit, lo->lo_backing_file);
 228         sector_t x = (sector_t)size;
 229         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 230
 231         if (unlikely((loff_t)x != size))
 232                 return -EFBIG;
 233         if (lo->lo_offset != offset)
 234                 lo->lo_offset = offset;
 235         if (lo->lo_sizelimit != sizelimit)
 236                 lo->lo_sizelimit = sizelimit;
 237         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_BLOCKSIZE) {
 238                 lo->lo_logical_blocksize = logical_blocksize;
 239                 blk_queue_physical_block_size(lo->lo_queue, lo->lo_blocksize);
 240                 blk_queue_logical_block_size(lo->lo_queue,
 241                                              lo->lo_logical_blocksize);
 242         }
 243         set_capacity(lo->lo_disk, x);
 244         bd_set_size(bdev, (loff_t)get_capacity(bdev->bd_disk) << 9);
 245         /* let user-space know about the new size */
 246         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 247         return 0;
 248 }
 249
 250 static inline int
 251 lo_do_transfer(struct loop_device *lo, int cmd,
 252                struct page *rpage, unsigned roffs,
 253                struct page *lpage, unsigned loffs,
 254                int size, sector_t rblock)
 255 {
 256         int ret;
 257
 258         ret = lo->transfer(lo, cmd, rpage, roffs, lpage, loffs, size, rblock);
 259         if (likely(!ret))
 260                 return 0;
 261
 262         printk_ratelimited(KERN_ERR
 263                 "loop: Transfer error at byte offset %llu, length %i.\n",
 264                 (unsigned long long)rblock << 9, size);
 265         return ret;
 266 }
 267
 268 static int lo_write_bvec(struct file *file, struct bio_vec *bvec, loff_t *ppos)
 269 {
 270         struct iov_iter i;
 271         ssize_t bw;
 272
 273         iov_iter_bvec(&i, ITER_BVEC, bvec, 1, bvec->bv_len);
 274
 275         file_start_write(file);
 276         bw = vfs_iter_write(file, &i, ppos, 0);
 277         file_end_write(file);
 278
 279         if (likely(bw ==  bvec->bv_len))
 280                 return 0;
 281
 282         printk_ratelimited(KERN_ERR
 283                 "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 284                 (unsigned long long)*ppos, bvec->bv_len);
 285         if (bw >= 0)
 286                 bw = -EIO;
 287         return bw;
 288 }
 289
 290 static int lo_write_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 291                 loff_t pos)
 292 {
 293         struct bio_vec bvec;
 294         struct req_iterator iter;
 295         int ret = 0;
 296
 297         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 298                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &bvec, &pos);
 299                 if (ret < 0)
 300                         break;
 301                 cond_resched();
 302         }
 303
 304         return ret;
 305 }
 306
 307 /*
 308  * This is the slow, transforming version that needs to double buffer the
 309  * data as it cannot do the transformations in place without having direct
 310  * access to the destination pages of the backing file.
 311  */
 312 static int lo_write_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 313                 loff_t pos)
 314 {
 315         struct bio_vec bvec, b;
 316         struct req_iterator iter;
 317         struct page *page;
 318         int ret = 0;
 319
 320         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 321         if (unlikely(!page))
 322                 return -ENOMEM;
 323
 324         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 325                 ret = lo_do_transfer(lo, WRITE, page, 0, bvec.bv_page,
 326                         bvec.bv_offset, bvec.bv_len, pos >> 9);
 327                 if (unlikely(ret))
 328                         break;
 329
 330                 b.bv_page = page;
 331                 b.bv_offset = 0;
 332                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 333                 ret = lo_write_bvec(lo->lo_backing_file, &b, &pos);
 334                 if (ret < 0)
 335                         break;
 336         }
 337
 338         __free_page(page);
 339         return ret;
 340 }
 341
 342 static int lo_read_simple(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 343                 loff_t pos)
 344 {
 345         struct bio_vec bvec;
 346         struct req_iterator iter;
 347         struct iov_iter i;
 348         ssize_t len;
 349
 350         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 351                 iov_iter_bvec(&i, ITER_BVEC, &bvec, 1, bvec.bv_len);
 352                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 353                 if (len < 0)
 354                         return len;
 355
 356                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 357
 358                 if (len != bvec.bv_len) {
 359                         struct bio *bio;
 360
 361                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 362                                 zero_fill_bio(bio);
 363                         break;
 364                 }
 365                 cond_resched();
 366         }
 367
 368         return 0;
 369 }
 370
 371 static int lo_read_transfer(struct loop_device *lo, struct request *rq,
 372                 loff_t pos)
 373 {
 374         struct bio_vec bvec, b;
 375         struct req_iterator iter;
 376         struct iov_iter i;
 377         struct page *page;
 378         ssize_t len;
 379         int ret = 0;
 380
 381         page = alloc_page(GFP_NOIO);
 382         if (unlikely(!page))
 383                 return -ENOMEM;
 384
 385         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
 386                 loff_t offset = pos;
 387
 388                 b.bv_page = page;
 389                 b.bv_offset = 0;
 390                 b.bv_len = bvec.bv_len;
 391
 392                 iov_iter_bvec(&i, ITER_BVEC, &b, 1, b.bv_len);
 393                 len = vfs_iter_read(lo->lo_backing_file, &i, &pos, 0);
 394                 if (len < 0) {
 395                         ret = len;
 396                         goto out_free_page;
 397                 }
 398
 399                 ret = lo_do_transfer(lo, READ, page, 0, bvec.bv_page,
 400                         bvec.bv_offset, len, offset >> 9);
 401                 if (ret)
 402                         goto out_free_page;
 403
 404                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
 405
 406                 if (len != bvec.bv_len) {
 407                         struct bio *bio;
 408
 409                         __rq_for_each_bio(bio, rq)
 410                                 zero_fill_bio(bio);
 411                         break;
 412                 }
 413         }
 414
 415         ret = 0;
 416 out_free_page:
 417         __free_page(page);
 418         return ret;
 419 }
 420
 421 static int lo_discard(struct loop_device *lo, struct request *rq, loff_t pos)
 422 {
 423         /*
 424          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 425          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 426          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 427          * useful information.
 428          */
 429         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 430         int mode = FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 431         int ret;
 432
 433         if ((!file->f_op->fallocate) || lo->lo_encrypt_key_size) {
 434                 ret = -EOPNOTSUPP;
 435                 goto out;
 436         }
 437
 438         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos, blk_rq_bytes(rq));
 439         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL && ret != -EOPNOTSUPP))
 440                 ret = -EIO;
 441  out:
 442         return ret;
 443 }
 444
 445 static int lo_req_flush(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 446 {
 447         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 448         int ret = vfs_fsync(file, 0);
 449         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 450                 ret = -EIO;
 451
 452         return ret;
 453 }
 454
 455 static void lo_complete_rq(struct request *rq)
 456 {
 457         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 458
 459         if (unlikely(req_op(cmd->rq) == REQ_OP_READ && cmd->use_aio &&
 460                      cmd->ret >= 0 && cmd->ret < blk_rq_bytes(cmd->rq))) {
 461                 struct bio *bio = cmd->rq->bio;
 462
 463                 bio_advance(bio, cmd->ret);
 464                 zero_fill_bio(bio);
 465         }
 466
 467         blk_mq_end_request(rq, cmd->ret < 0 ? BLK_STS_IOERR : BLK_STS_OK);
 468 }
 469
 470 static void lo_rw_aio_complete(struct kiocb *iocb, long ret, long ret2)
 471 {
 472         struct loop_cmd *cmd = container_of(iocb, struct loop_cmd, iocb);
 473
 474         cmd->ret = ret;
 475         blk_mq_complete_request(cmd->rq);
 476 }
 477
 478 static int lo_rw_aio(struct loop_device *lo, struct loop_cmd *cmd,
 479                      loff_t pos, bool rw)
 480 {
 481         struct iov_iter iter;
 482         struct bio_vec *bvec;
 483         struct bio *bio = cmd->rq->bio;
 484         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 485         int ret;
 486
 487         /* nomerge for loop request queue */
 488         WARN_ON(cmd->rq->bio != cmd->rq->biotail);
 489
 490         bvec = __bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
 491         iov_iter_bvec(&iter, ITER_BVEC | rw, bvec,
 492                       bio_segments(bio), blk_rq_bytes(cmd->rq));
 493         /*
 494          * This bio may be started from the middle of the 'bvec'
 495          * because of bio splitting, so offset from the bvec must
 496          * be passed to iov iterator
 497          */
 498         iter.iov_offset = bio->bi_iter.bi_bvec_done;
 499
 500         cmd->iocb.ki_pos = pos;
 501         cmd->iocb.ki_filp = file;
 502         cmd->iocb.ki_complete = lo_rw_aio_complete;
 503         cmd->iocb.ki_flags = IOCB_DIRECT;
 504
 505         if (rw == WRITE)
 506                 ret = call_write_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 507         else
 508                 ret = call_read_iter(file, &cmd->iocb, &iter);
 509
 510         if (ret != -EIOCBQUEUED)
 511                 cmd->iocb.ki_complete(&cmd->iocb, ret, 0);
 512         return 0;
 513 }
 514
 515 static int do_req_filebacked(struct loop_device *lo, struct request *rq)
 516 {
 517         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 518         loff_t pos = ((loff_t) blk_rq_pos(rq) << 9) + lo->lo_offset;
 519
 520         /*
 521          * lo_write_simple and lo_read_simple should have been covered
 522          * by io submit style function like lo_rw_aio(), one blocker
 523          * is that lo_read_simple() need to call flush_dcache_page after
 524          * the page is written from kernel, and it isn't easy to handle
 525          * this in io submit style function which submits all segments
 526          * of the req at one time. And direct read IO doesn't need to
 527          * run flush_dcache_page().
 528          */
 529         switch (req_op(rq)) {
 530         case REQ_OP_FLUSH:
 531                 return lo_req_flush(lo, rq);
 532         case REQ_OP_DISCARD:
 533         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 534                 return lo_discard(lo, rq, pos);
 535         case REQ_OP_WRITE:
 536                 if (lo->transfer)
 537                         return lo_write_transfer(lo, rq, pos);
 538                 else if (cmd->use_aio)
 539                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, WRITE);
 540                 else
 541                         return lo_write_simple(lo, rq, pos);
 542         case REQ_OP_READ:
 543                 if (lo->transfer)
 544                         return lo_read_transfer(lo, rq, pos);
 545                 else if (cmd->use_aio)
 546                         return lo_rw_aio(lo, cmd, pos, READ);
 547                 else
 548                         return lo_read_simple(lo, rq, pos);
 549         default:
 550                 WARN_ON_ONCE(1);
 551                 return -EIO;
 552                 break;
 553         }
 554 }
 555
 556 struct switch_request {
 557         struct file *file;
 558         struct completion wait;
 559 };
 560
 561 static inline void loop_update_dio(struct loop_device *lo)
 562 {
 563         __loop_update_dio(lo, io_is_direct(lo->lo_backing_file) |
 564                         lo->use_dio);
 565 }
 566
 567 /*
 568  * Do the actual switch; called from the BIO completion routine
 569  */
 570 static void do_loop_switch(struct loop_device *lo, struct switch_request *p)
 571 {
 572         struct file *file = p->file;
 573         struct file *old_file = lo->lo_backing_file;
 574         struct address_space *mapping;
 575
 576         /* if no new file, only flush of queued bios requested */
 577         if (!file)
 578                 return;
 579
 580         mapping = file->f_mapping;
 581         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 582         lo->lo_backing_file = file;
 583         lo->lo_blocksize = S_ISBLK(mapping->host->i_mode) ?
 584                 mapping->host->i_bdev->bd_block_size : PAGE_SIZE;
 585         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 586         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 587         loop_update_dio(lo);
 588 }
 589
 590 /*
 591  * loop_switch performs the hard work of switching a backing store.
 592  * First it needs to flush existing IO, it does this by sending a magic
 593  * BIO down the pipe. The completion of this BIO does the actual switch.
 594  */
 595 static int loop_switch(struct loop_device *lo, struct file *file)
 596 {
 597         struct switch_request w;
 598
 599         w.file = file;
 600
 601         /* freeze queue and wait for completion of scheduled requests */
 602         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
 603
 604         /* do the switch action */
 605         do_loop_switch(lo, &w);
 606
 607         /* unfreeze */
 608         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
 609
 610         return 0;
 611 }
 612
 613 /*
 614  * Helper to flush the IOs in loop, but keeping loop thread running
 615  */
 616 static int loop_flush(struct loop_device *lo)
 617 {
 618         /* loop not yet configured, no running thread, nothing to flush */
 619         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 620                 return 0;
 621         return loop_switch(lo, NULL);
 622 }
 623
 624 static void loop_reread_partitions(struct loop_device *lo,
 625                                    struct block_device *bdev)
 626 {
 627         int rc;
 628
 629         /*
 630          * bd_mutex has been held already in release path, so don't
 631          * acquire it if this function is called in such case.
 632          *
 633          * If the reread partition isn't from release path, lo_refcnt
 634          * must be at least one and it can only become zero when the
 635          * current holder is released.
 636          */
 637         if (!atomic_read(&lo->lo_refcnt))
 638                 rc = __blkdev_reread_part(bdev);
 639         else
 640                 rc = blkdev_reread_part(bdev);
 641         if (rc)
 642                 pr_warn("%s: partition scan of loop%d (%s) failed (rc=%d)\n",
 643                         __func__, lo->lo_number, lo->lo_file_name, rc);
 644 }
 645
 646 /*
 647  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 648  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 649  * the original file and in High Availability environments to switch to
 650  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 651  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 652  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 653  */
 654 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 655                           unsigned int arg)
 656 {
 657         struct file     *file, *old_file;
 658         struct inode    *inode;
 659         int             error;
 660
 661         error = -ENXIO;
 662         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 663                 goto out;
 664
 665         /* the loop device has to be read-only */
 666         error = -EINVAL;
 667         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 668                 goto out;
 669
 670         error = -EBADF;
 671         file = fget(arg);
 672         if (!file)
 673                 goto out;
 674
 675         inode = file->f_mapping->host;
 676         old_file = lo->lo_backing_file;
 677
 678         error = -EINVAL;
 679
 680         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 681                 goto out_putf;
 682
 683         /* size of the new backing store needs to be the same */
 684         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 685                 goto out_putf;
 686
 687         /* and ... switch */
 688         error = loop_switch(lo, file);
 689         if (error)
 690                 goto out_putf;
 691
 692         fput(old_file);
 693         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)
 694                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 695         return 0;
 696
 697  out_putf:
 698         fput(file);
 699  out:
 700         return error;
 701 }
 702
 703 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 704 {
 705         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 706
 707         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && MAJOR(i->i_rdev) == LOOP_MAJOR;
 708 }
 709
 710 /* loop sysfs attributes */
 711
 712 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 713                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 714 {
 715         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 716         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 717
 718         return callback(lo, page);
 719 }
 720
 721 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 722 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 723 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 724                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 725 {                                                                       \
 726         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 727 }                                                                       \
 728 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 729         __ATTR(_name, S_IRUGO, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 730
 731 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 732 {
 733         ssize_t ret;
 734         char *p = NULL;
 735
 736         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 737         if (lo->lo_backing_file)
 738                 p = file_path(lo->lo_backing_file, buf, PAGE_SIZE - 1);
 739         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 740
 741         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 742                 ret = PTR_ERR(p);
 743         else {
 744                 ret = strlen(p);
 745                 memmove(buf, p, ret);
 746                 buf[ret++] = '\n';
 747                 buf[ret] = 0;
 748         }
 749
 750         return ret;
 751 }
 752
 753 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 754 {
 755         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 756 }
 757
 758 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 759 {
 760         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 761 }
 762
 763 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 764 {
 765         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 766
 767         return sprintf(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 768 }
 769
 770 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 771 {
 772         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 773
 774         return sprintf(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 775 }
 776
 777 static ssize_t loop_attr_dio_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 778 {
 779         int dio = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_DIRECT_IO);
 780
 781         return sprintf(buf, "%s\n", dio ? "1" : "0");
 782 }
 783
 784 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 785 LOOP_ATTR_RO(offset);
 786 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 787 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 788 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 789 LOOP_ATTR_RO(dio);
 790
 791 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 792         &loop_attr_backing_file.attr,
 793         &loop_attr_offset.attr,
 794         &loop_attr_sizelimit.attr,
 795         &loop_attr_autoclear.attr,
 796         &loop_attr_partscan.attr,
 797         &loop_attr_dio.attr,
 798         NULL,
 799 };
 800
 801 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 802         .name = "loop",
 803         .attrs= loop_attrs,
 804 };
 805
 806 static int loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 807 {
 808         return sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 809                                   &loop_attribute_group);
 810 }
 811
 812 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 813 {
 814         sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 815                            &loop_attribute_group);
 816 }
 817
 818 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 819 {
 820         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 821         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 822         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 823         int lo_bits = 9;
 824
 825         /*
 826          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 827          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 828          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 829          * useful information.
 830          */
 831         if ((!file->f_op->fallocate) ||
 832             lo->lo_encrypt_key_size) {
 833                 q->limits.discard_granularity = 0;
 834                 q->limits.discard_alignment = 0;
 835                 blk_queue_max_discard_sectors(q, 0);
 836                 blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, 0);
 837                 queue_flag_clear_unlocked(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 838                 return;
 839         }
 840
 841         q->limits.discard_granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 842         q->limits.discard_alignment = 0;
 843         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_BLOCKSIZE)
 844                 lo_bits = blksize_bits(lo->lo_logical_blocksize);
 845
 846         blk_queue_max_discard_sectors(q, UINT_MAX >> lo_bits);
 847         blk_queue_max_write_zeroes_sectors(q, UINT_MAX >> lo_bits);
 848         queue_flag_set_unlocked(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 849 }
 850
 851 static void loop_unprepare_queue(struct loop_device *lo)
 852 {
 853         kthread_flush_worker(&lo->worker);
 854         kthread_stop(lo->worker_task);
 855 }
 856
 857 static int loop_kthread_worker_fn(void *worker_ptr)
 858 {
 859         current->flags |= PF_LESS_THROTTLE;
 860         return kthread_worker_fn(worker_ptr);
 861 }
 862
 863 static int loop_prepare_queue(struct loop_device *lo)
 864 {
 865         kthread_init_worker(&lo->worker);
 866         lo->worker_task = kthread_run(loop_kthread_worker_fn,
 867                         &lo->worker, "loop%d", lo->lo_number);
 868         if (IS_ERR(lo->worker_task))
 869                 return -ENOMEM;
 870         set_user_nice(lo->worker_task, MIN_NICE);
 871         return 0;
 872 }
 873
 874 static int loop_set_fd(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 875                        struct block_device *bdev, unsigned int arg)
 876 {
 877         struct file     *file, *f;
 878         struct inode    *inode;
 879         struct address_space *mapping;
 880         unsigned lo_blocksize;
 881         int             lo_flags = 0;
 882         int             error;
 883         loff_t          size;
 884
 885         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 886         __module_get(THIS_MODULE);
 887
 888         error = -EBADF;
 889         file = fget(arg);
 890         if (!file)
 891                 goto out;
 892
 893         error = -EBUSY;
 894         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
 895                 goto out_putf;
 896
 897         /* Avoid recursion */
 898         f = file;
 899         while (is_loop_device(f)) {
 900                 struct loop_device *l;
 901
 902                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 903                         goto out_putf;
 904
 905                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 906                 if (l->lo_state == Lo_unbound) {
 907                         error = -EINVAL;
 908                         goto out_putf;
 909                 }
 910                 f = l->lo_backing_file;
 911         }
 912
 913         mapping = file->f_mapping;
 914         inode = mapping->host;
 915
 916         error = -EINVAL;
 917         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 918                 goto out_putf;
 919
 920         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
 921             !file->f_op->write_iter)
 922                 lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
 923
 924         lo_blocksize = S_ISBLK(inode->i_mode) ?
 925                 inode->i_bdev->bd_block_size : PAGE_SIZE;
 926
 927         error = -EFBIG;
 928         size = get_loop_size(lo, file);
 929         if ((loff_t)(sector_t)size != size)
 930                 goto out_putf;
 931         error = loop_prepare_queue(lo);
 932         if (error)
 933                 goto out_putf;
 934
 935         error = 0;
 936
 937         set_device_ro(bdev, (lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
 938
 939         lo->use_dio = false;
 940         lo->lo_blocksize = lo_blocksize;
 941         lo->lo_logical_blocksize = 512;
 942         lo->lo_device = bdev;
 943         lo->lo_flags = lo_flags;
 944         lo->lo_backing_file = file;
 945         lo->transfer = NULL;
 946         lo->ioctl = NULL;
 947         lo->lo_sizelimit = 0;
 948         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 949         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 950
 951         if (!(lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
 952                 blk_queue_write_cache(lo->lo_queue, true, false);
 953
 954         loop_update_dio(lo);
 955         set_capacity(lo->lo_disk, size);
 956         bd_set_size(bdev, size << 9);
 957         loop_sysfs_init(lo);
 958         /* let user-space know about the new size */
 959         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 960
 961         set_blocksize(bdev, lo_blocksize);
 962
 963         lo->lo_state = Lo_bound;
 964         if (part_shift)
 965                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
 966         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)
 967                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
 968
 969         /* Grab the block_device to prevent its destruction after we
 970          * put /dev/loopXX inode. Later in loop_clr_fd() we bdput(bdev).
 971          */
 972         bdgrab(bdev);
 973         return 0;
 974
 975  out_putf:
 976         fput(file);
 977  out:
 978         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
 979         module_put(THIS_MODULE);
 980         return error;
 981 }
 982
 983 static int
 984 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
 985 {
 986         int err = 0;
 987         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
 988
 989         if (xfer) {
 990                 if (xfer->release)
 991                         err = xfer->release(lo);
 992                 lo->transfer = NULL;
 993                 lo->lo_encryption = NULL;
 994                 module_put(xfer->owner);
 995         }
 996         return err;
 997 }
 998
 999 static int
1000 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
1001                const struct loop_info64 *i)
1002 {
1003         int err = 0;
1004
1005         if (xfer) {
1006                 struct module *owner = xfer->owner;
1007
1008                 if (!try_module_get(owner))
1009                         return -EINVAL;
1010                 if (xfer->init)
1011                         err = xfer->init(lo, i);
1012                 if (err)
1013                         module_put(owner);
1014                 else
1015                         lo->lo_encryption = xfer;
1016         }
1017         return err;
1018 }
1019
1020 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
1021 {
1022         struct file *filp = lo->lo_backing_file;
1023         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
1024         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
1025
1026         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1027                 return -ENXIO;
1028
1029         /*
1030          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
1031          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
1032          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
1033          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
1034          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1035          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1036          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1037          * command to fail with EBUSY.
1038          */
1039         if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 1) {
1040                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1041                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1042                 return 0;
1043         }
1044
1045         if (filp == NULL)
1046                 return -EINVAL;
1047
1048         /* freeze request queue during the transition */
1049         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1050
1051         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1052         lo->lo_state = Lo_rundown;
1053         lo->lo_backing_file = NULL;
1054         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1055
1056         loop_release_xfer(lo);
1057         lo->transfer = NULL;
1058         lo->ioctl = NULL;
1059         lo->lo_device = NULL;
1060         lo->lo_encryption = NULL;
1061         lo->lo_offset = 0;
1062         lo->lo_sizelimit = 0;
1063         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1064         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1065         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1066         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1067         if (bdev) {
1068                 bdput(bdev);
1069                 invalidate_bdev(bdev);
1070         }
1071         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1072         loop_sysfs_exit(lo);
1073         if (bdev) {
1074                 bd_set_size(bdev, 0);
1075                 /* let user-space know about this change */
1076                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1077         }
1078         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1079         lo->lo_state = Lo_unbound;
1080         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1081         module_put(THIS_MODULE);
1082         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1083
1084         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev)
1085                 loop_reread_partitions(lo, bdev);
1086         lo->lo_flags = 0;
1087         if (!part_shift)
1088                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1089         loop_unprepare_queue(lo);
1090         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1091         /*
1092          * Need not hold lo_ctl_mutex to fput backing file.
1093          * Calling fput holding lo_ctl_mutex triggers a circular
1094          * lock dependency possibility warning as fput can take
1095          * bd_mutex which is usually taken before lo_ctl_mutex.
1096          */
1097         fput(filp);
1098         return 0;
1099 }
1100
1101 static int
1102 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1103 {
1104         int err;
1105         struct loop_func_table *xfer;
1106         kuid_t uid = current_uid();
1107         int lo_flags = lo->lo_flags;
1108
1109         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1110             !uid_eq(lo->lo_key_owner, uid) &&
1111             !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1112                 return -EPERM;
1113         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1114                 return -ENXIO;
1115         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE)
1116                 return -EINVAL;
1117
1118         /* I/O need to be drained during transfer transition */
1119         blk_mq_freeze_queue(lo->lo_queue);
1120
1121         err = loop_release_xfer(lo);
1122         if (err)
1123                 goto exit;
1124
1125         if (info->lo_encrypt_type) {
1126                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1127
1128                 if (type >= MAX_LO_CRYPT)
1129                         return -EINVAL;
1130                 xfer = xfer_funcs[type];
1131                 if (xfer == NULL)
1132                         return -EINVAL;
1133         } else
1134                 xfer = NULL;
1135
1136         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1137         if (err)
1138                 goto exit;
1139
1140         if (info->lo_flags & LO_FLAGS_BLOCKSIZE) {
1141                 if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_BLOCKSIZE))
1142                         lo->lo_logical_blocksize = 512;
1143                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_BLOCKSIZE;
1144                 if (LO_INFO_BLOCKSIZE(info) != 512 &&
1145                     LO_INFO_BLOCKSIZE(info) != 1024 &&
1146                     LO_INFO_BLOCKSIZE(info) != 2048 &&
1147                     LO_INFO_BLOCKSIZE(info) != 4096)
1148                         return -EINVAL;
1149                 if (LO_INFO_BLOCKSIZE(info) > lo->lo_blocksize)
1150                         return -EINVAL;
1151         }
1152
1153         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1154             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit ||
1155             lo->lo_flags != lo_flags ||
1156             ((lo->lo_flags & LO_FLAGS_BLOCKSIZE) &&
1157              lo->lo_logical_blocksize != LO_INFO_BLOCKSIZE(info))) {
1158                 if (figure_loop_size(lo, info->lo_offset, info->lo_sizelimit,
1159                                      LO_INFO_BLOCKSIZE(info))) {
1160                         err = -EFBIG;
1161                         goto exit;
1162                 }
1163         }
1164
1165         loop_config_discard(lo);
1166
1167         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1168         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1169         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1170         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1171
1172         if (!xfer)
1173                 xfer = &none_funcs;
1174         lo->transfer = xfer->transfer;
1175         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1176
1177         if ((lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) !=
1178              (info->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR))
1179                 lo->lo_flags ^= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1180
1181         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1182         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1183         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1184         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1185                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1186                        info->lo_encrypt_key_size);
1187                 lo->lo_key_owner = uid;
1188         }
1189
1190         /* update dio if lo_offset or transfer is changed */
1191         __loop_update_dio(lo, lo->use_dio);
1192
1193  exit:
1194         blk_mq_unfreeze_queue(lo->lo_queue);
1195
1196         if (!err && (info->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1197              !(lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1198                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1199                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1200                 loop_reread_partitions(lo, lo->lo_device);
1201         }
1202
1203         return err;
1204 }
1205
1206 static int
1207 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1208 {
1209         struct file *file = lo->lo_backing_file;
1210         struct kstat stat;
1211         int error;
1212
1213         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1214                 return -ENXIO;
1215         error = vfs_getattr(&file->f_path, &stat,
1216                             STATX_INO, AT_STATX_SYNC_AS_STAT);
1217         if (error)
1218                 return error;
1219         memset(info, 0, sizeof(*info));
1220         info->lo_number = lo->lo_number;
1221         info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1222         info->lo_inode = stat.ino;
1223         info->lo_rdevice = huge_encode_dev(lo->lo_device ? stat.rdev : stat.dev);
1224         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1225         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1226         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1227         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1228         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1229         info->lo_encrypt_type =
1230                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1231         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1232                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1233                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1234                        lo->lo_encrypt_key_size);
1235         }
1236         return 0;
1237 }
1238
1239 static void
1240 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1241 {
1242         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1243         info64->lo_number = info->lo_number;
1244         info64->lo_device = info->lo_device;
1245         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1246         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1247         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1248         info64->lo_sizelimit = 0;
1249         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1250         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1251         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1252         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1253         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1254         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1255                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1256         else
1257                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1258         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1259 }
1260
1261 static int
1262 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1263 {
1264         memset(info, 0, sizeof(*info));
1265         info->lo_number = info64->lo_number;
1266         info->lo_device = info64->lo_device;
1267         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1268         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1269         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1270         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1271         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1272         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1273         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1274         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1275         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1276                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1277         else
1278                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1279         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1280
1281         /* error in case values were truncated */
1282         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1283             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1284             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1285             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1286                 return -EOVERFLOW;
1287
1288         return 0;
1289 }
1290
1291 static int
1292 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1293 {
1294         struct loop_info info;
1295         struct loop_info64 info64;
1296
1297         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1298                 return -EFAULT;
1299         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1300         return loop_set_status(lo, &info64);
1301 }
1302
1303 static int
1304 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1305 {
1306         struct loop_info64 info64;
1307
1308         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1309                 return -EFAULT;
1310         return loop_set_status(lo, &info64);
1311 }
1312
1313 static int
1314 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1315         struct loop_info info;
1316         struct loop_info64 info64;
1317         int err = 0;
1318
1319         if (!arg)
1320                 err = -EINVAL;
1321         if (!err)
1322                 err = loop_get_status(lo, &info64);
1323         if (!err)
1324                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1325         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1326                 err = -EFAULT;
1327
1328         return err;
1329 }
1330
1331 static int
1332 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1333         struct loop_info64 info64;
1334         int err = 0;
1335
1336         if (!arg)
1337                 err = -EINVAL;
1338         if (!err)
1339                 err = loop_get_status(lo, &info64);
1340         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1341                 err = -EFAULT;
1342
1343         return err;
1344 }
1345
1346 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo)
1347 {
1348         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1349                 return -ENXIO;
1350
1351         return figure_loop_size(lo, lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit,
1352                                 lo->lo_logical_blocksize);
1353 }
1354
1355 static int loop_set_dio(struct loop_device *lo, unsigned long arg)
1356 {
1357         int error = -ENXIO;
1358         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1359                 goto out;
1360
1361         __loop_update_dio(lo, !!arg);
1362         if (lo->use_dio == !!arg)
1363                 return 0;
1364         error = -EINVAL;
1365  out:
1366         return error;
1367 }
1368
1369 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1370         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1371 {
1372         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1373         int err;
1374
1375         mutex_lock_nested(&lo->lo_ctl_mutex, 1);
1376         switch (cmd) {
1377         case LOOP_SET_FD:
1378                 err = loop_set_fd(lo, mode, bdev, arg);
1379                 break;
1380         case LOOP_CHANGE_FD:
1381                 err = loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1382                 break;
1383         case LOOP_CLR_FD:
1384                 /* loop_clr_fd would have unlocked lo_ctl_mutex on success */
1385                 err = loop_clr_fd(lo);
1386                 if (!err)
1387                         goto out_unlocked;
1388                 break;
1389         case LOOP_SET_STATUS:
1390                 err = -EPERM;
1391                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1392                         err = loop_set_status_old(lo,
1393                                         (struct loop_info __user *)arg);
1394                 break;
1395         case LOOP_GET_STATUS:
1396                 err = loop_get_status_old(lo, (struct loop_info __user *) arg);
1397                 break;
1398         case LOOP_SET_STATUS64:
1399                 err = -EPERM;
1400                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1401                         err = loop_set_status64(lo,
1402                                         (struct loop_info64 __user *) arg);
1403                 break;
1404         case LOOP_GET_STATUS64:
1405                 err = loop_get_status64(lo, (struct loop_info64 __user *) arg);
1406                 break;
1407         case LOOP_SET_CAPACITY:
1408                 err = -EPERM;
1409                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1410                         err = loop_set_capacity(lo);
1411                 break;
1412         case LOOP_SET_DIRECT_IO:
1413                 err = -EPERM;
1414                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1415                         err = loop_set_dio(lo, arg);
1416                 break;
1417         default:
1418                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1419         }
1420         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1421
1422 out_unlocked:
1423         return err;
1424 }
1425
1426 #ifdef CONFIG_COMPAT
1427 struct compat_loop_info {
1428         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1429         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1430         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1431         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1432         compat_int_t    lo_offset;
1433         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1434         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1435         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1436         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1437         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1438         compat_ulong_t  lo_init[2];
1439         char            reserved[4];
1440 };
1441
1442 /*
1443  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1444  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1445  */
1446 static noinline int
1447 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1448                         struct loop_info64 *info64)
1449 {
1450         struct compat_loop_info info;
1451
1452         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1453                 return -EFAULT;
1454
1455         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1456         info64->lo_number = info.lo_number;
1457         info64->lo_device = info.lo_device;
1458         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1459         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1460         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1461         info64->lo_sizelimit = 0;
1462         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1463         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1464         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1465         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1466         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1467         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1468                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1469         else
1470                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1471         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1472         return 0;
1473 }
1474
1475 /*
1476  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1477  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1478  */
1479 static noinline int
1480 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1481                       struct compat_loop_info __user *arg)
1482 {
1483         struct compat_loop_info info;
1484
1485         memset(&info, 0, sizeof(info));
1486         info.lo_number = info64->lo_number;
1487         info.lo_device = info64->lo_device;
1488         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1489         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1490         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1491         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1492         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1493         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1494         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1495         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1496         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1497                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1498         else
1499                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1500         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1501
1502         /* error in case values were truncated */
1503         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1504             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1505             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1506             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1507             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1508             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1509                 return -EOVERFLOW;
1510
1511         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1512                 return -EFAULT;
1513         return 0;
1514 }
1515
1516 static int
1517 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1518                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1519 {
1520         struct loop_info64 info64;
1521         int ret;
1522
1523         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1524         if (ret < 0)
1525                 return ret;
1526         return loop_set_status(lo, &info64);
1527 }
1528
1529 static int
1530 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1531                        struct compat_loop_info __user *arg)
1532 {
1533         struct loop_info64 info64;
1534         int err = 0;
1535
1536         if (!arg)
1537                 err = -EINVAL;
1538         if (!err)
1539                 err = loop_get_status(lo, &info64);
1540         if (!err)
1541                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1542         return err;
1543 }
1544
1545 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1546                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1547 {
1548         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1549         int err;
1550
1551         switch(cmd) {
1552         case LOOP_SET_STATUS:
1553                 mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1554                 err = loop_set_status_compat(
1555                         lo, (const struct compat_loop_info __user *) arg);
1556                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1557                 break;
1558         case LOOP_GET_STATUS:
1559                 mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1560                 err = loop_get_status_compat(
1561                         lo, (struct compat_loop_info __user *) arg);
1562                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1563                 break;
1564         case LOOP_SET_CAPACITY:
1565         case LOOP_CLR_FD:
1566         case LOOP_GET_STATUS64:
1567         case LOOP_SET_STATUS64:
1568                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1569         case LOOP_SET_FD:
1570         case LOOP_CHANGE_FD:
1571                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1572                 break;
1573         default:
1574                 err = -ENOIOCTLCMD;
1575                 break;
1576         }
1577         return err;
1578 }
1579 #endif
1580
1581 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1582 {
1583         struct loop_device *lo;
1584         int err = 0;
1585
1586         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1587         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1588         if (!lo) {
1589                 err = -ENXIO;
1590                 goto out;
1591         }
1592
1593         atomic_inc(&lo->lo_refcnt);
1594 out:
1595         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1596         return err;
1597 }
1598
1599 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1600 {
1601         struct loop_device *lo = disk->private_data;
1602         int err;
1603
1604         if (atomic_dec_return(&lo->lo_refcnt))
1605                 return;
1606
1607         mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1608         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1609                 /*
1610                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1611                  * and remove configuration after last close.
1612                  */
1613                 err = loop_clr_fd(lo);
1614                 if (!err)
1615                         return;
1616         } else {
1617                 /*
1618                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1619                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1620                  */
1621                 loop_flush(lo);
1622         }
1623
1624         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1625 }
1626
1627 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1628         .owner =        THIS_MODULE,
1629         .open =         lo_open,
1630         .release =      lo_release,
1631         .ioctl =        lo_ioctl,
1632 #ifdef CONFIG_COMPAT
1633         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1634 #endif
1635 };
1636
1637 /*
1638  * And now the modules code and kernel interface.
1639  */
1640 static int max_loop;
1641 module_param(max_loop, int, S_IRUGO);
1642 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1643 module_param(max_part, int, S_IRUGO);
1644 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1645 MODULE_LICENSE("GPL");
1646 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1647
1648 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1649 {
1650         unsigned int n = funcs->number;
1651
1652         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1653                 return -EINVAL;
1654         xfer_funcs[n] = funcs;
1655         return 0;
1656 }
1657
1658 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1659 {
1660         struct loop_device *lo = ptr;
1661         struct loop_func_table *xfer = data;
1662
1663         mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1664         if (lo->lo_encryption == xfer)
1665                 loop_release_xfer(lo);
1666         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1667         return 0;
1668 }
1669
1670 int loop_unregister_transfer(int number)
1671 {
1672         unsigned int n = number;
1673         struct loop_func_table *xfer;
1674
1675         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1676                 return -EINVAL;
1677
1678         xfer_funcs[n] = NULL;
1679         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1680         return 0;
1681 }
1682
1683 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1684 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
1685
1686 static blk_status_t loop_queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1687                 const struct blk_mq_queue_data *bd)
1688 {
1689         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(bd->rq);
1690         struct loop_device *lo = cmd->rq->q->queuedata;
1691
1692         blk_mq_start_request(bd->rq);
1693
1694         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1695                 return BLK_STS_IOERR;
1696
1697         switch (req_op(cmd->rq)) {
1698         case REQ_OP_FLUSH:
1699         case REQ_OP_DISCARD:
1700         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1701                 cmd->use_aio = false;
1702                 break;
1703         default:
1704                 cmd->use_aio = lo->use_dio;
1705                 break;
1706         }
1707
1708         kthread_queue_work(&lo->worker, &cmd->work);
1709
1710         return BLK_STS_OK;
1711 }
1712
1713 static void loop_handle_cmd(struct loop_cmd *cmd)
1714 {
1715         const bool write = op_is_write(req_op(cmd->rq));
1716         struct loop_device *lo = cmd->rq->q->queuedata;
1717         int ret = 0;
1718
1719         if (write && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)) {
1720                 ret = -EIO;
1721                 goto failed;
1722         }
1723
1724         ret = do_req_filebacked(lo, cmd->rq);
1725  failed:
1726         /* complete non-aio request */
1727         if (!cmd->use_aio || ret) {
1728                 cmd->ret = ret ? -EIO : 0;
1729                 blk_mq_complete_request(cmd->rq);
1730         }
1731 }
1732
1733 static void loop_queue_work(struct kthread_work *work)
1734 {
1735         struct loop_cmd *cmd =
1736                 container_of(work, struct loop_cmd, work);
1737
1738         loop_handle_cmd(cmd);
1739 }
1740
1741 static int loop_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
1742                 unsigned int hctx_idx, unsigned int numa_node)
1743 {
1744         struct loop_cmd *cmd = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
1745
1746         cmd->rq = rq;
1747         kthread_init_work(&cmd->work, loop_queue_work);
1748
1749         return 0;
1750 }
1751
1752 static const struct blk_mq_ops loop_mq_ops = {
1753         .queue_rq       = loop_queue_rq,
1754         .init_request   = loop_init_request,
1755         .complete       = lo_complete_rq,
1756 };
1757
1758 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
1759 {
1760         struct loop_device *lo;
1761         struct gendisk *disk;
1762         int err;
1763
1764         err = -ENOMEM;
1765         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
1766         if (!lo)
1767                 goto out;
1768
1769         lo->lo_state = Lo_unbound;
1770
1771         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
1772         if (i >= 0) {
1773                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
1774                 if (err == -ENOSPC)
1775                         err = -EEXIST;
1776         } else {
1777                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
1778         }
1779         if (err < 0)
1780                 goto out_free_dev;
1781         i = err;
1782
1783         err = -ENOMEM;
1784         lo->tag_set.ops = &loop_mq_ops;
1785         lo->tag_set.nr_hw_queues = 1;
1786         lo->tag_set.queue_depth = 128;
1787         lo->tag_set.numa_node = NUMA_NO_NODE;
1788         lo->tag_set.cmd_size = sizeof(struct loop_cmd);
1789         lo->tag_set.flags = BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE | BLK_MQ_F_SG_MERGE;
1790         lo->tag_set.driver_data = lo;
1791
1792         err = blk_mq_alloc_tag_set(&lo->tag_set);
1793         if (err)
1794                 goto out_free_idr;
1795
1796         lo->lo_queue = blk_mq_init_queue(&lo->tag_set);
1797         if (IS_ERR_OR_NULL(lo->lo_queue)) {
1798                 err = PTR_ERR(lo->lo_queue);
1799                 goto out_cleanup_tags;
1800         }
1801         lo->lo_queue->queuedata = lo;
1802
1803         /*
1804          * It doesn't make sense to enable merge because the I/O
1805          * submitted to backing file is handled page by page.
1806          */
1807         queue_flag_set_unlocked(QUEUE_FLAG_NOMERGES, lo->lo_queue);
1808
1809         err = -ENOMEM;
1810         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
1811         if (!disk)
1812                 goto out_free_queue;
1813
1814         /*
1815          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
1816          * scanning can be requested individually per-device during its
1817          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
1818          * devices. The needed partition minors are allocated from the
1819          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
1820          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
1821          * used.
1822          *
1823          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
1824          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
1825          * multiples of max_part.
1826          *
1827          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
1828          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
1829          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
1830          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
1831          */
1832         if (!part_shift)
1833                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1834         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
1835         mutex_init(&lo->lo_ctl_mutex);
1836         atomic_set(&lo->lo_refcnt, 0);
1837         lo->lo_number           = i;
1838         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
1839         disk->major             = LOOP_MAJOR;
1840         disk->first_minor       = i << part_shift;
1841         disk->fops              = &lo_fops;
1842         disk->private_data      = lo;
1843         disk->queue             = lo->lo_queue;
1844         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
1845         add_disk(disk);
1846         *l = lo;
1847         return lo->lo_number;
1848
1849 out_free_queue:
1850         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
1851 out_cleanup_tags:
1852         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
1853 out_free_idr:
1854         idr_remove(&loop_index_idr, i);
1855 out_free_dev:
1856         kfree(lo);
1857 out:
1858         return err;
1859 }
1860
1861 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
1862 {
1863         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
1864         del_gendisk(lo->lo_disk);
1865         blk_mq_free_tag_set(&lo->tag_set);
1866         put_disk(lo->lo_disk);
1867         kfree(lo);
1868 }
1869
1870 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
1871 {
1872         struct loop_device *lo = ptr;
1873         struct loop_device **l = data;
1874
1875         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
1876                 *l = lo;
1877                 return 1;
1878         }
1879         return 0;
1880 }
1881
1882 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
1883 {
1884         struct loop_device *lo;
1885         int ret = -ENODEV;
1886
1887         if (i < 0) {
1888                 int err;
1889
1890                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
1891                 if (err == 1) {
1892                         *l = lo;
1893                         ret = lo->lo_number;
1894                 }
1895                 goto out;
1896         }
1897
1898         /* lookup and return a specific i */
1899         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
1900         if (lo) {
1901                 *l = lo;
1902                 ret = lo->lo_number;
1903         }
1904 out:
1905         return ret;
1906 }
1907
1908 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
1909 {
1910         struct loop_device *lo;
1911         struct kobject *kobj;
1912         int err;
1913
1914         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1915         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
1916         if (err < 0)
1917                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
1918         if (err < 0)
1919                 kobj = NULL;
1920         else
1921                 kobj = get_disk(lo->lo_disk);
1922         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1923
1924         *part = 0;
1925         return kobj;
1926 }
1927
1928 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1929                                unsigned long parm)
1930 {
1931         struct loop_device *lo;
1932         int ret = -ENOSYS;
1933
1934         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1935         switch (cmd) {
1936         case LOOP_CTL_ADD:
1937                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
1938                 if (ret >= 0) {
1939                         ret = -EEXIST;
1940                         break;
1941                 }
1942                 ret = loop_add(&lo, parm);
1943                 break;
1944         case LOOP_CTL_REMOVE:
1945                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
1946                 if (ret < 0)
1947                         break;
1948                 mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1949                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
1950                         ret = -EBUSY;
1951                         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1952                         break;
1953                 }
1954                 if (atomic_read(&lo->lo_refcnt) > 0) {
1955                         ret = -EBUSY;
1956                         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1957                         break;
1958                 }
1959                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
1960                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1961                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
1962                 loop_remove(lo);
1963                 break;
1964         case LOOP_CTL_GET_FREE:
1965                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
1966                 if (ret >= 0)
1967                         break;
1968                 ret = loop_add(&lo, -1);
1969         }
1970         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1971
1972         return ret;
1973 }
1974
1975 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
1976         .open           = nonseekable_open,
1977         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
1978         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
1979         .owner          = THIS_MODULE,
1980         .llseek         = noop_llseek,
1981 };
1982
1983 static struct miscdevice loop_misc = {
1984         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
1985         .name           = "loop-control",
1986         .fops           = &loop_ctl_fops,
1987 };
1988
1989 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
1990 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
1991
1992 static int __init loop_init(void)
1993 {
1994         int i, nr;
1995         unsigned long range;
1996         struct loop_device *lo;
1997         int err;
1998
1999         err = misc_register(&loop_misc);
2000         if (err < 0)
2001                 return err;
2002
2003         part_shift = 0;
2004         if (max_part > 0) {
2005                 part_shift = fls(max_part);
2006
2007                 /*
2008                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
2009                  * to user space so that user can decide correct minor number
2010                  * if [s]he want to create more devices.
2011                  *
2012                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
2013                  * for the whole disk.
2014                  */
2015                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
2016         }
2017
2018         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
2019                 err = -EINVAL;
2020                 goto misc_out;
2021         }
2022
2023         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
2024                 err = -EINVAL;
2025                 goto misc_out;
2026         }
2027
2028         /*
2029          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
2030          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
2031          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
2032          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
2033          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
2034          * a 'dead' device node.
2035          */
2036         if (max_loop) {
2037                 nr = max_loop;
2038                 range = max_loop << part_shift;
2039         } else {
2040                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
2041                 range = 1UL << MINORBITS;
2042         }
2043
2044         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop")) {
2045                 err = -EIO;
2046                 goto misc_out;
2047         }
2048
2049         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
2050                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
2051
2052         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
2053         mutex_lock(&loop_index_mutex);
2054         for (i = 0; i < nr; i++)
2055                 loop_add(&lo, i);
2056         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
2057
2058         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
2059         return 0;
2060
2061 misc_out:
2062         misc_deregister(&loop_misc);
2063         return err;
2064 }
2065
2066 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
2067 {
2068         struct loop_device *lo = ptr;
2069
2070         loop_remove(lo);
2071         return 0;
2072 }
2073
2074 static void __exit loop_exit(void)
2075 {
2076         unsigned long range;
2077
2078         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
2079
2080         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
2081         idr_destroy(&loop_index_idr);
2082
2083         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
2084         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
2085
2086         misc_deregister(&loop_misc);
2087 }
2088
2089 module_init(loop_init);
2090 module_exit(loop_exit);
2091
2092 #ifndef MODULE
2093 static int __init max_loop_setup(char *str)
2094 {
2095         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
2096         return 1;
2097 }
2098
2099 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
2100 #endif