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 "loop.h"
  79
  80 #include <asm/uaccess.h>
  81
  82 static DEFINE_IDR(loop_index_idr);
  83 static DEFINE_MUTEX(loop_index_mutex);
  84
  85 static int max_part;
  86 static int part_shift;
  87
  88 /*
  89  * Transfer functions
  90  */
  91 static int transfer_none(struct loop_device *lo, int cmd,
  92                          struct page *raw_page, unsigned raw_off,
  93                          struct page *loop_page, unsigned loop_off,
  94                          int size, sector_t real_block)
  95 {
  96         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page) + raw_off;
  97         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page) + loop_off;
  98
  99         if (cmd == READ)
 100                 memcpy(loop_buf, raw_buf, size);
 101         else
 102                 memcpy(raw_buf, loop_buf, size);
 103
 104         kunmap_atomic(loop_buf);
 105         kunmap_atomic(raw_buf);
 106         cond_resched();
 107         return 0;
 108 }
 109
 110 static int transfer_xor(struct loop_device *lo, int cmd,
 111                         struct page *raw_page, unsigned raw_off,
 112                         struct page *loop_page, unsigned loop_off,
 113                         int size, sector_t real_block)
 114 {
 115         char *raw_buf = kmap_atomic(raw_page) + raw_off;
 116         char *loop_buf = kmap_atomic(loop_page) + loop_off;
 117         char *in, *out, *key;
 118         int i, keysize;
 119
 120         if (cmd == READ) {
 121                 in = raw_buf;
 122                 out = loop_buf;
 123         } else {
 124                 in = loop_buf;
 125                 out = raw_buf;
 126         }
 127
 128         key = lo->lo_encrypt_key;
 129         keysize = lo->lo_encrypt_key_size;
 130         for (i = 0; i < size; i++)
 131                 *out++ = *in++ ^ key[(i & 511) % keysize];
 132
 133         kunmap_atomic(loop_buf);
 134         kunmap_atomic(raw_buf);
 135         cond_resched();
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 static int xor_init(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
 140 {
 141         if (unlikely(info->lo_encrypt_key_size <= 0))
 142                 return -EINVAL;
 143         return 0;
 144 }
 145
 146 static struct loop_func_table none_funcs = {
 147         .number = LO_CRYPT_NONE,
 148         .transfer = transfer_none,
 149 };
 150
 151 static struct loop_func_table xor_funcs = {
 152         .number = LO_CRYPT_XOR,
 153         .transfer = transfer_xor,
 154         .init = xor_init
 155 };
 156
 157 /* xfer_funcs[0] is special - its release function is never called */
 158 static struct loop_func_table *xfer_funcs[MAX_LO_CRYPT] = {
 159         &none_funcs,
 160         &xor_funcs
 161 };
 162
 163 static loff_t get_size(loff_t offset, loff_t sizelimit, struct file *file)
 164 {
 165         loff_t loopsize;
 166
 167         /* Compute loopsize in bytes */
 168         loopsize = i_size_read(file->f_mapping->host);
 169         if (offset > 0)
 170                 loopsize -= offset;
 171         /* offset is beyond i_size, weird but possible */
 172         if (loopsize < 0)
 173                 return 0;
 174
 175         if (sizelimit > 0 && sizelimit < loopsize)
 176                 loopsize = sizelimit;
 177         /*
 178          * Unfortunately, if we want to do I/O on the device,
 179          * the number of 512-byte sectors has to fit into a sector_t.
 180          */
 181         return loopsize >> 9;
 182 }
 183
 184 static loff_t get_loop_size(struct loop_device *lo, struct file *file)
 185 {
 186         return get_size(lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit, file);
 187 }
 188
 189 static int
 190 figure_loop_size(struct loop_device *lo, loff_t offset, loff_t sizelimit)
 191 {
 192         loff_t size = get_size(offset, sizelimit, lo->lo_backing_file);
 193         sector_t x = (sector_t)size;
 194         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 195
 196         if (unlikely((loff_t)x != size))
 197                 return -EFBIG;
 198         if (lo->lo_offset != offset)
 199                 lo->lo_offset = offset;
 200         if (lo->lo_sizelimit != sizelimit)
 201                 lo->lo_sizelimit = sizelimit;
 202         set_capacity(lo->lo_disk, x);
 203         bd_set_size(bdev, (loff_t)get_capacity(bdev->bd_disk) << 9);
 204         /* let user-space know about the new size */
 205         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 206         return 0;
 207 }
 208
 209 static inline int
 210 lo_do_transfer(struct loop_device *lo, int cmd,
 211                struct page *rpage, unsigned roffs,
 212                struct page *lpage, unsigned loffs,
 213                int size, sector_t rblock)
 214 {
 215         if (unlikely(!lo->transfer))
 216                 return 0;
 217
 218         return lo->transfer(lo, cmd, rpage, roffs, lpage, loffs, size, rblock);
 219 }
 220
 221 /**
 222  * __do_lo_send_write - helper for writing data to a loop device
 223  *
 224  * This helper just factors out common code between do_lo_send_direct_write()
 225  * and do_lo_send_write().
 226  */
 227 static int __do_lo_send_write(struct file *file,
 228                 u8 *buf, const int len, loff_t pos)
 229 {
 230         ssize_t bw;
 231         mm_segment_t old_fs = get_fs();
 232
 233         file_start_write(file);
 234         set_fs(get_ds());
 235         bw = file->f_op->write(file, buf, len, &pos);
 236         set_fs(old_fs);
 237         file_end_write(file);
 238         if (likely(bw == len))
 239                 return 0;
 240         printk_ratelimited(KERN_ERR "loop: Write error at byte offset %llu, length %i.\n",
 241                         (unsigned long long)pos, len);
 242         if (bw >= 0)
 243                 bw = -EIO;
 244         return bw;
 245 }
 246
 247 /**
 248  * do_lo_send_direct_write - helper for writing data to a loop device
 249  *
 250  * This is the fast, non-transforming version that does not need double
 251  * buffering.
 252  */
 253 static int do_lo_send_direct_write(struct loop_device *lo,
 254                 struct bio_vec *bvec, loff_t pos, struct page *page)
 255 {
 256         ssize_t bw = __do_lo_send_write(lo->lo_backing_file,
 257                         kmap(bvec->bv_page) + bvec->bv_offset,
 258                         bvec->bv_len, pos);
 259         kunmap(bvec->bv_page);
 260         cond_resched();
 261         return bw;
 262 }
 263
 264 /**
 265  * do_lo_send_write - helper for writing data to a loop device
 266  *
 267  * This is the slow, transforming version that needs to double buffer the
 268  * data as it cannot do the transformations in place without having direct
 269  * access to the destination pages of the backing file.
 270  */
 271 static int do_lo_send_write(struct loop_device *lo, struct bio_vec *bvec,
 272                 loff_t pos, struct page *page)
 273 {
 274         int ret = lo_do_transfer(lo, WRITE, page, 0, bvec->bv_page,
 275                         bvec->bv_offset, bvec->bv_len, pos >> 9);
 276         if (likely(!ret))
 277                 return __do_lo_send_write(lo->lo_backing_file,
 278                                 page_address(page), bvec->bv_len,
 279                                 pos);
 280         printk_ratelimited(KERN_ERR "loop: Transfer error at byte offset %llu, "
 281                         "length %i.\n", (unsigned long long)pos, bvec->bv_len);
 282         if (ret > 0)
 283                 ret = -EIO;
 284         return ret;
 285 }
 286
 287 static int lo_send(struct loop_device *lo, struct bio *bio, loff_t pos)
 288 {
 289         int (*do_lo_send)(struct loop_device *, struct bio_vec *, loff_t,
 290                         struct page *page);
 291         struct bio_vec bvec;
 292         struct bvec_iter iter;
 293         struct page *page = NULL;
 294         int ret = 0;
 295
 296         if (lo->transfer != transfer_none) {
 297                 page = alloc_page(GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM);
 298                 if (unlikely(!page))
 299                         goto fail;
 300                 kmap(page);
 301                 do_lo_send = do_lo_send_write;
 302         } else {
 303                 do_lo_send = do_lo_send_direct_write;
 304         }
 305
 306         bio_for_each_segment(bvec, bio, iter) {
 307                 ret = do_lo_send(lo, &bvec, pos, page);
 308                 if (ret < 0)
 309                         break;
 310                 pos += bvec.bv_len;
 311         }
 312         if (page) {
 313                 kunmap(page);
 314                 __free_page(page);
 315         }
 316 out:
 317         return ret;
 318 fail:
 319         printk_ratelimited(KERN_ERR "loop: Failed to allocate temporary page for write.\n");
 320         ret = -ENOMEM;
 321         goto out;
 322 }
 323
 324 struct lo_read_data {
 325         struct loop_device *lo;
 326         struct page *page;
 327         unsigned offset;
 328         int bsize;
 329 };
 330
 331 static int
 332 lo_splice_actor(struct pipe_inode_info *pipe, struct pipe_buffer *buf,
 333                 struct splice_desc *sd)
 334 {
 335         struct lo_read_data *p = sd->u.data;
 336         struct loop_device *lo = p->lo;
 337         struct page *page = buf->page;
 338         sector_t IV;
 339         int size;
 340
 341         IV = ((sector_t) page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - 9)) +
 342                                                         (buf->offset >> 9);
 343         size = sd->len;
 344         if (size > p->bsize)
 345                 size = p->bsize;
 346
 347         if (lo_do_transfer(lo, READ, page, buf->offset, p->page, p->offset, size, IV)) {
 348                 printk_ratelimited(KERN_ERR "loop: transfer error block %ld\n",
 349                        page->index);
 350                 size = -EINVAL;
 351         }
 352
 353         flush_dcache_page(p->page);
 354
 355         if (size > 0)
 356                 p->offset += size;
 357
 358         return size;
 359 }
 360
 361 static int
 362 lo_direct_splice_actor(struct pipe_inode_info *pipe, struct splice_desc *sd)
 363 {
 364         return __splice_from_pipe(pipe, sd, lo_splice_actor);
 365 }
 366
 367 static ssize_t
 368 do_lo_receive(struct loop_device *lo,
 369               struct bio_vec *bvec, int bsize, loff_t pos)
 370 {
 371         struct lo_read_data cookie;
 372         struct splice_desc sd;
 373         struct file *file;
 374         ssize_t retval;
 375
 376         cookie.lo = lo;
 377         cookie.page = bvec->bv_page;
 378         cookie.offset = bvec->bv_offset;
 379         cookie.bsize = bsize;
 380
 381         sd.len = 0;
 382         sd.total_len = bvec->bv_len;
 383         sd.flags = 0;
 384         sd.pos = pos;
 385         sd.u.data = &cookie;
 386
 387         file = lo->lo_backing_file;
 388         retval = splice_direct_to_actor(file, &sd, lo_direct_splice_actor);
 389
 390         return retval;
 391 }
 392
 393 static int
 394 lo_receive(struct loop_device *lo, struct bio *bio, int bsize, loff_t pos)
 395 {
 396         struct bio_vec bvec;
 397         struct bvec_iter iter;
 398         ssize_t s;
 399
 400         bio_for_each_segment(bvec, bio, iter) {
 401                 s = do_lo_receive(lo, &bvec, bsize, pos);
 402                 if (s < 0)
 403                         return s;
 404
 405                 if (s != bvec.bv_len) {
 406                         zero_fill_bio(bio);
 407                         break;
 408                 }
 409                 pos += bvec.bv_len;
 410         }
 411         return 0;
 412 }
 413
 414 static int do_bio_filebacked(struct loop_device *lo, struct bio *bio)
 415 {
 416         loff_t pos;
 417         int ret;
 418
 419         pos = ((loff_t) bio->bi_iter.bi_sector << 9) + lo->lo_offset;
 420
 421         if (bio_rw(bio) == WRITE) {
 422                 struct file *file = lo->lo_backing_file;
 423
 424                 if (bio->bi_rw & REQ_FLUSH) {
 425                         ret = vfs_fsync(file, 0);
 426                         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL)) {
 427                                 ret = -EIO;
 428                                 goto out;
 429                         }
 430                 }
 431
 432                 /*
 433                  * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 434                  * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 435                  * encryption is enabled, because it may give an attacker
 436                  * useful information.
 437                  */
 438                 if (bio->bi_rw & REQ_DISCARD) {
 439                         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 440                         int mode = FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 441
 442                         if ((!file->f_op->fallocate) ||
 443                             lo->lo_encrypt_key_size) {
 444                                 ret = -EOPNOTSUPP;
 445                                 goto out;
 446                         }
 447                         ret = file->f_op->fallocate(file, mode, pos,
 448                                                     bio->bi_iter.bi_size);
 449                         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL &&
 450                                      ret != -EOPNOTSUPP))
 451                                 ret = -EIO;
 452                         goto out;
 453                 }
 454
 455                 ret = lo_send(lo, bio, pos);
 456
 457                 if ((bio->bi_rw & REQ_FUA) && !ret) {
 458                         ret = vfs_fsync(file, 0);
 459                         if (unlikely(ret && ret != -EINVAL))
 460                                 ret = -EIO;
 461                 }
 462         } else
 463                 ret = lo_receive(lo, bio, lo->lo_blocksize, pos);
 464
 465 out:
 466         return ret;
 467 }
 468
 469 /*
 470  * Add bio to back of pending list
 471  */
 472 static void loop_add_bio(struct loop_device *lo, struct bio *bio)
 473 {
 474         lo->lo_bio_count++;
 475         bio_list_add(&lo->lo_bio_list, bio);
 476 }
 477
 478 /*
 479  * Grab first pending buffer
 480  */
 481 static struct bio *loop_get_bio(struct loop_device *lo)
 482 {
 483         lo->lo_bio_count--;
 484         return bio_list_pop(&lo->lo_bio_list);
 485 }
 486
 487 static void loop_make_request(struct request_queue *q, struct bio *old_bio)
 488 {
 489         struct loop_device *lo = q->queuedata;
 490         int rw = bio_rw(old_bio);
 491
 492         if (rw == READA)
 493                 rw = READ;
 494
 495         BUG_ON(!lo || (rw != READ && rw != WRITE));
 496
 497         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 498         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 499                 goto out;
 500         if (unlikely(rw == WRITE && (lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY)))
 501                 goto out;
 502         if (lo->lo_bio_count >= q->nr_congestion_on)
 503                 wait_event_lock_irq(lo->lo_req_wait,
 504                                     lo->lo_bio_count < q->nr_congestion_off,
 505                                     lo->lo_lock);
 506         loop_add_bio(lo, old_bio);
 507         wake_up(&lo->lo_event);
 508         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 509         return;
 510
 511 out:
 512         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 513         bio_io_error(old_bio);
 514 }
 515
 516 struct switch_request {
 517         struct file *file;
 518         struct completion wait;
 519 };
 520
 521 static void do_loop_switch(struct loop_device *, struct switch_request *);
 522
 523 static inline void loop_handle_bio(struct loop_device *lo, struct bio *bio)
 524 {
 525         if (unlikely(!bio->bi_bdev)) {
 526                 do_loop_switch(lo, bio->bi_private);
 527                 bio_put(bio);
 528         } else {
 529                 int ret = do_bio_filebacked(lo, bio);
 530                 bio_endio(bio, ret);
 531         }
 532 }
 533
 534 /*
 535  * worker thread that handles reads/writes to file backed loop devices,
 536  * to avoid blocking in our make_request_fn. it also does loop decrypting
 537  * on reads for block backed loop, as that is too heavy to do from
 538  * b_end_io context where irqs may be disabled.
 539  *
 540  * Loop explanation:  loop_clr_fd() sets lo_state to Lo_rundown before
 541  * calling kthread_stop().  Therefore once kthread_should_stop() is
 542  * true, make_request will not place any more requests.  Therefore
 543  * once kthread_should_stop() is true and lo_bio is NULL, we are
 544  * done with the loop.
 545  */
 546 static int loop_thread(void *data)
 547 {
 548         struct loop_device *lo = data;
 549         struct bio *bio;
 550
 551         set_user_nice(current, MIN_NICE);
 552
 553         while (!kthread_should_stop() || !bio_list_empty(&lo->lo_bio_list)) {
 554
 555                 wait_event_interruptible(lo->lo_event,
 556                                 !bio_list_empty(&lo->lo_bio_list) ||
 557                                 kthread_should_stop());
 558
 559                 if (bio_list_empty(&lo->lo_bio_list))
 560                         continue;
 561                 spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 562                 bio = loop_get_bio(lo);
 563                 if (lo->lo_bio_count < lo->lo_queue->nr_congestion_off)
 564                         wake_up(&lo->lo_req_wait);
 565                 spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 566
 567                 BUG_ON(!bio);
 568                 loop_handle_bio(lo, bio);
 569         }
 570
 571         return 0;
 572 }
 573
 574 /*
 575  * loop_switch performs the hard work of switching a backing store.
 576  * First it needs to flush existing IO, it does this by sending a magic
 577  * BIO down the pipe. The completion of this BIO does the actual switch.
 578  */
 579 static int loop_switch(struct loop_device *lo, struct file *file)
 580 {
 581         struct switch_request w;
 582         struct bio *bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, 0);
 583         if (!bio)
 584                 return -ENOMEM;
 585         init_completion(&w.wait);
 586         w.file = file;
 587         bio->bi_private = &w;
 588         bio->bi_bdev = NULL;
 589         loop_make_request(lo->lo_queue, bio);
 590         wait_for_completion(&w.wait);
 591         return 0;
 592 }
 593
 594 /*
 595  * Helper to flush the IOs in loop, but keeping loop thread running
 596  */
 597 static int loop_flush(struct loop_device *lo)
 598 {
 599         /* loop not yet configured, no running thread, nothing to flush */
 600         if (!lo->lo_thread)
 601                 return 0;
 602
 603         return loop_switch(lo, NULL);
 604 }
 605
 606 /*
 607  * Do the actual switch; called from the BIO completion routine
 608  */
 609 static void do_loop_switch(struct loop_device *lo, struct switch_request *p)
 610 {
 611         struct file *file = p->file;
 612         struct file *old_file = lo->lo_backing_file;
 613         struct address_space *mapping;
 614
 615         /* if no new file, only flush of queued bios requested */
 616         if (!file)
 617                 goto out;
 618
 619         mapping = file->f_mapping;
 620         mapping_set_gfp_mask(old_file->f_mapping, lo->old_gfp_mask);
 621         lo->lo_backing_file = file;
 622         lo->lo_blocksize = S_ISBLK(mapping->host->i_mode) ?
 623                 mapping->host->i_bdev->bd_block_size : PAGE_SIZE;
 624         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 625         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 626 out:
 627         complete(&p->wait);
 628 }
 629
 630
 631 /*
 632  * loop_change_fd switched the backing store of a loopback device to
 633  * a new file. This is useful for operating system installers to free up
 634  * the original file and in High Availability environments to switch to
 635  * an alternative location for the content in case of server meltdown.
 636  * This can only work if the loop device is used read-only, and if the
 637  * new backing store is the same size and type as the old backing store.
 638  */
 639 static int loop_change_fd(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev,
 640                           unsigned int arg)
 641 {
 642         struct file     *file, *old_file;
 643         struct inode    *inode;
 644         int             error;
 645
 646         error = -ENXIO;
 647         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 648                 goto out;
 649
 650         /* the loop device has to be read-only */
 651         error = -EINVAL;
 652         if (!(lo->lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY))
 653                 goto out;
 654
 655         error = -EBADF;
 656         file = fget(arg);
 657         if (!file)
 658                 goto out;
 659
 660         inode = file->f_mapping->host;
 661         old_file = lo->lo_backing_file;
 662
 663         error = -EINVAL;
 664
 665         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 666                 goto out_putf;
 667
 668         /* size of the new backing store needs to be the same */
 669         if (get_loop_size(lo, file) != get_loop_size(lo, old_file))
 670                 goto out_putf;
 671
 672         /* and ... switch */
 673         error = loop_switch(lo, file);
 674         if (error)
 675                 goto out_putf;
 676
 677         fput(old_file);
 678         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)
 679                 ioctl_by_bdev(bdev, BLKRRPART, 0);
 680         return 0;
 681
 682  out_putf:
 683         fput(file);
 684  out:
 685         return error;
 686 }
 687
 688 static inline int is_loop_device(struct file *file)
 689 {
 690         struct inode *i = file->f_mapping->host;
 691
 692         return i && S_ISBLK(i->i_mode) && MAJOR(i->i_rdev) == LOOP_MAJOR;
 693 }
 694
 695 /* loop sysfs attributes */
 696
 697 static ssize_t loop_attr_show(struct device *dev, char *page,
 698                               ssize_t (*callback)(struct loop_device *, char *))
 699 {
 700         struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 701         struct loop_device *lo = disk->private_data;
 702
 703         return callback(lo, page);
 704 }
 705
 706 #define LOOP_ATTR_RO(_name)                                             \
 707 static ssize_t loop_attr_##_name##_show(struct loop_device *, char *);  \
 708 static ssize_t loop_attr_do_show_##_name(struct device *d,              \
 709                                 struct device_attribute *attr, char *b) \
 710 {                                                                       \
 711         return loop_attr_show(d, b, loop_attr_##_name##_show);          \
 712 }                                                                       \
 713 static struct device_attribute loop_attr_##_name =                      \
 714         __ATTR(_name, S_IRUGO, loop_attr_do_show_##_name, NULL);
 715
 716 static ssize_t loop_attr_backing_file_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 717 {
 718         ssize_t ret;
 719         char *p = NULL;
 720
 721         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
 722         if (lo->lo_backing_file)
 723                 p = d_path(&lo->lo_backing_file->f_path, buf, PAGE_SIZE - 1);
 724         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
 725
 726         if (IS_ERR_OR_NULL(p))
 727                 ret = PTR_ERR(p);
 728         else {
 729                 ret = strlen(p);
 730                 memmove(buf, p, ret);
 731                 buf[ret++] = '\n';
 732                 buf[ret] = 0;
 733         }
 734
 735         return ret;
 736 }
 737
 738 static ssize_t loop_attr_offset_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 739 {
 740         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_offset);
 741 }
 742
 743 static ssize_t loop_attr_sizelimit_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 744 {
 745         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)lo->lo_sizelimit);
 746 }
 747
 748 static ssize_t loop_attr_autoclear_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 749 {
 750         int autoclear = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR);
 751
 752         return sprintf(buf, "%s\n", autoclear ? "1" : "0");
 753 }
 754
 755 static ssize_t loop_attr_partscan_show(struct loop_device *lo, char *buf)
 756 {
 757         int partscan = (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN);
 758
 759         return sprintf(buf, "%s\n", partscan ? "1" : "0");
 760 }
 761
 762 LOOP_ATTR_RO(backing_file);
 763 LOOP_ATTR_RO(offset);
 764 LOOP_ATTR_RO(sizelimit);
 765 LOOP_ATTR_RO(autoclear);
 766 LOOP_ATTR_RO(partscan);
 767
 768 static struct attribute *loop_attrs[] = {
 769         &loop_attr_backing_file.attr,
 770         &loop_attr_offset.attr,
 771         &loop_attr_sizelimit.attr,
 772         &loop_attr_autoclear.attr,
 773         &loop_attr_partscan.attr,
 774         NULL,
 775 };
 776
 777 static struct attribute_group loop_attribute_group = {
 778         .name = "loop",
 779         .attrs= loop_attrs,
 780 };
 781
 782 static int loop_sysfs_init(struct loop_device *lo)
 783 {
 784         return sysfs_create_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 785                                   &loop_attribute_group);
 786 }
 787
 788 static void loop_sysfs_exit(struct loop_device *lo)
 789 {
 790         sysfs_remove_group(&disk_to_dev(lo->lo_disk)->kobj,
 791                            &loop_attribute_group);
 792 }
 793
 794 static void loop_config_discard(struct loop_device *lo)
 795 {
 796         struct file *file = lo->lo_backing_file;
 797         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 798         struct request_queue *q = lo->lo_queue;
 799
 800         /*
 801          * We use punch hole to reclaim the free space used by the
 802          * image a.k.a. discard. However we do not support discard if
 803          * encryption is enabled, because it may give an attacker
 804          * useful information.
 805          */
 806         if ((!file->f_op->fallocate) ||
 807             lo->lo_encrypt_key_size) {
 808                 q->limits.discard_granularity = 0;
 809                 q->limits.discard_alignment = 0;
 810                 q->limits.max_discard_sectors = 0;
 811                 q->limits.discard_zeroes_data = 0;
 812                 queue_flag_clear_unlocked(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 813                 return;
 814         }
 815
 816         q->limits.discard_granularity = inode->i_sb->s_blocksize;
 817         q->limits.discard_alignment = 0;
 818         q->limits.max_discard_sectors = UINT_MAX >> 9;
 819         q->limits.discard_zeroes_data = 1;
 820         queue_flag_set_unlocked(QUEUE_FLAG_DISCARD, q);
 821 }
 822
 823 static int loop_set_fd(struct loop_device *lo, fmode_t mode,
 824                        struct block_device *bdev, unsigned int arg)
 825 {
 826         struct file     *file, *f;
 827         struct inode    *inode;
 828         struct address_space *mapping;
 829         unsigned lo_blocksize;
 830         int             lo_flags = 0;
 831         int             error;
 832         loff_t          size;
 833
 834         /* This is safe, since we have a reference from open(). */
 835         __module_get(THIS_MODULE);
 836
 837         error = -EBADF;
 838         file = fget(arg);
 839         if (!file)
 840                 goto out;
 841
 842         error = -EBUSY;
 843         if (lo->lo_state != Lo_unbound)
 844                 goto out_putf;
 845
 846         /* Avoid recursion */
 847         f = file;
 848         while (is_loop_device(f)) {
 849                 struct loop_device *l;
 850
 851                 if (f->f_mapping->host->i_bdev == bdev)
 852                         goto out_putf;
 853
 854                 l = f->f_mapping->host->i_bdev->bd_disk->private_data;
 855                 if (l->lo_state == Lo_unbound) {
 856                         error = -EINVAL;
 857                         goto out_putf;
 858                 }
 859                 f = l->lo_backing_file;
 860         }
 861
 862         mapping = file->f_mapping;
 863         inode = mapping->host;
 864
 865         error = -EINVAL;
 866         if (!S_ISREG(inode->i_mode) && !S_ISBLK(inode->i_mode))
 867                 goto out_putf;
 868
 869         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE) || !(mode & FMODE_WRITE) ||
 870             !file->f_op->write)
 871                 lo_flags |= LO_FLAGS_READ_ONLY;
 872
 873         lo_blocksize = S_ISBLK(inode->i_mode) ?
 874                 inode->i_bdev->bd_block_size : PAGE_SIZE;
 875
 876         error = -EFBIG;
 877         size = get_loop_size(lo, file);
 878         if ((loff_t)(sector_t)size != size)
 879                 goto out_putf;
 880
 881         error = 0;
 882
 883         set_device_ro(bdev, (lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) != 0);
 884
 885         lo->lo_blocksize = lo_blocksize;
 886         lo->lo_device = bdev;
 887         lo->lo_flags = lo_flags;
 888         lo->lo_backing_file = file;
 889         lo->transfer = transfer_none;
 890         lo->ioctl = NULL;
 891         lo->lo_sizelimit = 0;
 892         lo->lo_bio_count = 0;
 893         lo->old_gfp_mask = mapping_gfp_mask(mapping);
 894         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask & ~(__GFP_IO|__GFP_FS));
 895
 896         bio_list_init(&lo->lo_bio_list);
 897
 898         if (!(lo_flags & LO_FLAGS_READ_ONLY) && file->f_op->fsync)
 899                 blk_queue_flush(lo->lo_queue, REQ_FLUSH);
 900
 901         set_capacity(lo->lo_disk, size);
 902         bd_set_size(bdev, size << 9);
 903         loop_sysfs_init(lo);
 904         /* let user-space know about the new size */
 905         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 906
 907         set_blocksize(bdev, lo_blocksize);
 908
 909         lo->lo_thread = kthread_create(loop_thread, lo, "loop%d",
 910                                                 lo->lo_number);
 911         if (IS_ERR(lo->lo_thread)) {
 912                 error = PTR_ERR(lo->lo_thread);
 913                 goto out_clr;
 914         }
 915         lo->lo_state = Lo_bound;
 916         wake_up_process(lo->lo_thread);
 917         if (part_shift)
 918                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
 919         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)
 920                 ioctl_by_bdev(bdev, BLKRRPART, 0);
 921
 922         /* Grab the block_device to prevent its destruction after we
 923          * put /dev/loopXX inode. Later in loop_clr_fd() we bdput(bdev).
 924          */
 925         bdgrab(bdev);
 926         return 0;
 927
 928 out_clr:
 929         loop_sysfs_exit(lo);
 930         lo->lo_thread = NULL;
 931         lo->lo_device = NULL;
 932         lo->lo_backing_file = NULL;
 933         lo->lo_flags = 0;
 934         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
 935         invalidate_bdev(bdev);
 936         bd_set_size(bdev, 0);
 937         kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
 938         mapping_set_gfp_mask(mapping, lo->old_gfp_mask);
 939         lo->lo_state = Lo_unbound;
 940  out_putf:
 941         fput(file);
 942  out:
 943         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
 944         module_put(THIS_MODULE);
 945         return error;
 946 }
 947
 948 static int
 949 loop_release_xfer(struct loop_device *lo)
 950 {
 951         int err = 0;
 952         struct loop_func_table *xfer = lo->lo_encryption;
 953
 954         if (xfer) {
 955                 if (xfer->release)
 956                         err = xfer->release(lo);
 957                 lo->transfer = NULL;
 958                 lo->lo_encryption = NULL;
 959                 module_put(xfer->owner);
 960         }
 961         return err;
 962 }
 963
 964 static int
 965 loop_init_xfer(struct loop_device *lo, struct loop_func_table *xfer,
 966                const struct loop_info64 *i)
 967 {
 968         int err = 0;
 969
 970         if (xfer) {
 971                 struct module *owner = xfer->owner;
 972
 973                 if (!try_module_get(owner))
 974                         return -EINVAL;
 975                 if (xfer->init)
 976                         err = xfer->init(lo, i);
 977                 if (err)
 978                         module_put(owner);
 979                 else
 980                         lo->lo_encryption = xfer;
 981         }
 982         return err;
 983 }
 984
 985 static int loop_clr_fd(struct loop_device *lo)
 986 {
 987         struct file *filp = lo->lo_backing_file;
 988         gfp_t gfp = lo->old_gfp_mask;
 989         struct block_device *bdev = lo->lo_device;
 990
 991         if (lo->lo_state != Lo_bound)
 992                 return -ENXIO;
 993
 994         /*
 995          * If we've explicitly asked to tear down the loop device,
 996          * and it has an elevated reference count, set it for auto-teardown when
 997          * the last reference goes away. This stops $!~#$@ udev from
 998          * preventing teardown because it decided that it needs to run blkid on
 999          * the loopback device whenever they appear. xfstests is notorious for
1000          * failing tests because blkid via udev races with a losetup
1001          * <dev>/do something like mkfs/losetup -d <dev> causing the losetup -d
1002          * command to fail with EBUSY.
1003          */
1004         if (lo->lo_refcnt > 1) {
1005                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1006                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1007                 return 0;
1008         }
1009
1010         if (filp == NULL)
1011                 return -EINVAL;
1012
1013         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1014         lo->lo_state = Lo_rundown;
1015         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1016
1017         kthread_stop(lo->lo_thread);
1018
1019         spin_lock_irq(&lo->lo_lock);
1020         lo->lo_backing_file = NULL;
1021         spin_unlock_irq(&lo->lo_lock);
1022
1023         loop_release_xfer(lo);
1024         lo->transfer = NULL;
1025         lo->ioctl = NULL;
1026         lo->lo_device = NULL;
1027         lo->lo_encryption = NULL;
1028         lo->lo_offset = 0;
1029         lo->lo_sizelimit = 0;
1030         lo->lo_encrypt_key_size = 0;
1031         lo->lo_thread = NULL;
1032         memset(lo->lo_encrypt_key, 0, LO_KEY_SIZE);
1033         memset(lo->lo_crypt_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1034         memset(lo->lo_file_name, 0, LO_NAME_SIZE);
1035         if (bdev) {
1036                 bdput(bdev);
1037                 invalidate_bdev(bdev);
1038         }
1039         set_capacity(lo->lo_disk, 0);
1040         loop_sysfs_exit(lo);
1041         if (bdev) {
1042                 bd_set_size(bdev, 0);
1043                 /* let user-space know about this change */
1044                 kobject_uevent(&disk_to_dev(bdev->bd_disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1045         }
1046         mapping_set_gfp_mask(filp->f_mapping, gfp);
1047         lo->lo_state = Lo_unbound;
1048         /* This is safe: open() is still holding a reference. */
1049         module_put(THIS_MODULE);
1050         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN && bdev)
1051                 ioctl_by_bdev(bdev, BLKRRPART, 0);
1052         lo->lo_flags = 0;
1053         if (!part_shift)
1054                 lo->lo_disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1055         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1056         /*
1057          * Need not hold lo_ctl_mutex to fput backing file.
1058          * Calling fput holding lo_ctl_mutex triggers a circular
1059          * lock dependency possibility warning as fput can take
1060          * bd_mutex which is usually taken before lo_ctl_mutex.
1061          */
1062         fput(filp);
1063         return 0;
1064 }
1065
1066 static int
1067 loop_set_status(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 *info)
1068 {
1069         int err;
1070         struct loop_func_table *xfer;
1071         kuid_t uid = current_uid();
1072
1073         if (lo->lo_encrypt_key_size &&
1074             !uid_eq(lo->lo_key_owner, uid) &&
1075             !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1076                 return -EPERM;
1077         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1078                 return -ENXIO;
1079         if ((unsigned int) info->lo_encrypt_key_size > LO_KEY_SIZE)
1080                 return -EINVAL;
1081
1082         err = loop_release_xfer(lo);
1083         if (err)
1084                 return err;
1085
1086         if (info->lo_encrypt_type) {
1087                 unsigned int type = info->lo_encrypt_type;
1088
1089                 if (type >= MAX_LO_CRYPT)
1090                         return -EINVAL;
1091                 xfer = xfer_funcs[type];
1092                 if (xfer == NULL)
1093                         return -EINVAL;
1094         } else
1095                 xfer = NULL;
1096
1097         err = loop_init_xfer(lo, xfer, info);
1098         if (err)
1099                 return err;
1100
1101         if (lo->lo_offset != info->lo_offset ||
1102             lo->lo_sizelimit != info->lo_sizelimit)
1103                 if (figure_loop_size(lo, info->lo_offset, info->lo_sizelimit))
1104                         return -EFBIG;
1105
1106         loop_config_discard(lo);
1107
1108         memcpy(lo->lo_file_name, info->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1109         memcpy(lo->lo_crypt_name, info->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1110         lo->lo_file_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1111         lo->lo_crypt_name[LO_NAME_SIZE-1] = 0;
1112
1113         if (!xfer)
1114                 xfer = &none_funcs;
1115         lo->transfer = xfer->transfer;
1116         lo->ioctl = xfer->ioctl;
1117
1118         if ((lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) !=
1119              (info->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR))
1120                 lo->lo_flags ^= LO_FLAGS_AUTOCLEAR;
1121
1122         if ((info->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN) &&
1123              !(lo->lo_flags & LO_FLAGS_PARTSCAN)) {
1124                 lo->lo_flags |= LO_FLAGS_PARTSCAN;
1125                 lo->lo_disk->flags &= ~GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1126                 ioctl_by_bdev(lo->lo_device, BLKRRPART, 0);
1127         }
1128
1129         lo->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1130         lo->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1131         lo->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1132         if (info->lo_encrypt_key_size) {
1133                 memcpy(lo->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key,
1134                        info->lo_encrypt_key_size);
1135                 lo->lo_key_owner = uid;
1136         }
1137
1138         return 0;
1139 }
1140
1141 static int
1142 loop_get_status(struct loop_device *lo, struct loop_info64 *info)
1143 {
1144         struct file *file = lo->lo_backing_file;
1145         struct kstat stat;
1146         int error;
1147
1148         if (lo->lo_state != Lo_bound)
1149                 return -ENXIO;
1150         error = vfs_getattr(&file->f_path, &stat);
1151         if (error)
1152                 return error;
1153         memset(info, 0, sizeof(*info));
1154         info->lo_number = lo->lo_number;
1155         info->lo_device = huge_encode_dev(stat.dev);
1156         info->lo_inode = stat.ino;
1157         info->lo_rdevice = huge_encode_dev(lo->lo_device ? stat.rdev : stat.dev);
1158         info->lo_offset = lo->lo_offset;
1159         info->lo_sizelimit = lo->lo_sizelimit;
1160         info->lo_flags = lo->lo_flags;
1161         memcpy(info->lo_file_name, lo->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1162         memcpy(info->lo_crypt_name, lo->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1163         info->lo_encrypt_type =
1164                 lo->lo_encryption ? lo->lo_encryption->number : 0;
1165         if (lo->lo_encrypt_key_size && capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1166                 info->lo_encrypt_key_size = lo->lo_encrypt_key_size;
1167                 memcpy(info->lo_encrypt_key, lo->lo_encrypt_key,
1168                        lo->lo_encrypt_key_size);
1169         }
1170         return 0;
1171 }
1172
1173 static void
1174 loop_info64_from_old(const struct loop_info *info, struct loop_info64 *info64)
1175 {
1176         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1177         info64->lo_number = info->lo_number;
1178         info64->lo_device = info->lo_device;
1179         info64->lo_inode = info->lo_inode;
1180         info64->lo_rdevice = info->lo_rdevice;
1181         info64->lo_offset = info->lo_offset;
1182         info64->lo_sizelimit = 0;
1183         info64->lo_encrypt_type = info->lo_encrypt_type;
1184         info64->lo_encrypt_key_size = info->lo_encrypt_key_size;
1185         info64->lo_flags = info->lo_flags;
1186         info64->lo_init[0] = info->lo_init[0];
1187         info64->lo_init[1] = info->lo_init[1];
1188         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1189                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1190         else
1191                 memcpy(info64->lo_file_name, info->lo_name, LO_NAME_SIZE);
1192         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1193 }
1194
1195 static int
1196 loop_info64_to_old(const struct loop_info64 *info64, struct loop_info *info)
1197 {
1198         memset(info, 0, sizeof(*info));
1199         info->lo_number = info64->lo_number;
1200         info->lo_device = info64->lo_device;
1201         info->lo_inode = info64->lo_inode;
1202         info->lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1203         info->lo_offset = info64->lo_offset;
1204         info->lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1205         info->lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1206         info->lo_flags = info64->lo_flags;
1207         info->lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1208         info->lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1209         if (info->lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1210                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1211         else
1212                 memcpy(info->lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1213         memcpy(info->lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1214
1215         /* error in case values were truncated */
1216         if (info->lo_device != info64->lo_device ||
1217             info->lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1218             info->lo_inode != info64->lo_inode ||
1219             info->lo_offset != info64->lo_offset)
1220                 return -EOVERFLOW;
1221
1222         return 0;
1223 }
1224
1225 static int
1226 loop_set_status_old(struct loop_device *lo, const struct loop_info __user *arg)
1227 {
1228         struct loop_info info;
1229         struct loop_info64 info64;
1230
1231         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof (struct loop_info)))
1232                 return -EFAULT;
1233         loop_info64_from_old(&info, &info64);
1234         return loop_set_status(lo, &info64);
1235 }
1236
1237 static int
1238 loop_set_status64(struct loop_device *lo, const struct loop_info64 __user *arg)
1239 {
1240         struct loop_info64 info64;
1241
1242         if (copy_from_user(&info64, arg, sizeof (struct loop_info64)))
1243                 return -EFAULT;
1244         return loop_set_status(lo, &info64);
1245 }
1246
1247 static int
1248 loop_get_status_old(struct loop_device *lo, struct loop_info __user *arg) {
1249         struct loop_info info;
1250         struct loop_info64 info64;
1251         int err = 0;
1252
1253         if (!arg)
1254                 err = -EINVAL;
1255         if (!err)
1256                 err = loop_get_status(lo, &info64);
1257         if (!err)
1258                 err = loop_info64_to_old(&info64, &info);
1259         if (!err && copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1260                 err = -EFAULT;
1261
1262         return err;
1263 }
1264
1265 static int
1266 loop_get_status64(struct loop_device *lo, struct loop_info64 __user *arg) {
1267         struct loop_info64 info64;
1268         int err = 0;
1269
1270         if (!arg)
1271                 err = -EINVAL;
1272         if (!err)
1273                 err = loop_get_status(lo, &info64);
1274         if (!err && copy_to_user(arg, &info64, sizeof(info64)))
1275                 err = -EFAULT;
1276
1277         return err;
1278 }
1279
1280 static int loop_set_capacity(struct loop_device *lo, struct block_device *bdev)
1281 {
1282         if (unlikely(lo->lo_state != Lo_bound))
1283                 return -ENXIO;
1284
1285         return figure_loop_size(lo, lo->lo_offset, lo->lo_sizelimit);
1286 }
1287
1288 static int lo_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1289         unsigned int cmd, unsigned long arg)
1290 {
1291         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1292         int err;
1293
1294         mutex_lock_nested(&lo->lo_ctl_mutex, 1);
1295         switch (cmd) {
1296         case LOOP_SET_FD:
1297                 err = loop_set_fd(lo, mode, bdev, arg);
1298                 break;
1299         case LOOP_CHANGE_FD:
1300                 err = loop_change_fd(lo, bdev, arg);
1301                 break;
1302         case LOOP_CLR_FD:
1303                 /* loop_clr_fd would have unlocked lo_ctl_mutex on success */
1304                 err = loop_clr_fd(lo);
1305                 if (!err)
1306                         goto out_unlocked;
1307                 break;
1308         case LOOP_SET_STATUS:
1309                 err = -EPERM;
1310                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1311                         err = loop_set_status_old(lo,
1312                                         (struct loop_info __user *)arg);
1313                 break;
1314         case LOOP_GET_STATUS:
1315                 err = loop_get_status_old(lo, (struct loop_info __user *) arg);
1316                 break;
1317         case LOOP_SET_STATUS64:
1318                 err = -EPERM;
1319                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1320                         err = loop_set_status64(lo,
1321                                         (struct loop_info64 __user *) arg);
1322                 break;
1323         case LOOP_GET_STATUS64:
1324                 err = loop_get_status64(lo, (struct loop_info64 __user *) arg);
1325                 break;
1326         case LOOP_SET_CAPACITY:
1327                 err = -EPERM;
1328                 if ((mode & FMODE_WRITE) || capable(CAP_SYS_ADMIN))
1329                         err = loop_set_capacity(lo, bdev);
1330                 break;
1331         default:
1332                 err = lo->ioctl ? lo->ioctl(lo, cmd, arg) : -EINVAL;
1333         }
1334         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1335
1336 out_unlocked:
1337         return err;
1338 }
1339
1340 #ifdef CONFIG_COMPAT
1341 struct compat_loop_info {
1342         compat_int_t    lo_number;      /* ioctl r/o */
1343         compat_dev_t    lo_device;      /* ioctl r/o */
1344         compat_ulong_t  lo_inode;       /* ioctl r/o */
1345         compat_dev_t    lo_rdevice;     /* ioctl r/o */
1346         compat_int_t    lo_offset;
1347         compat_int_t    lo_encrypt_type;
1348         compat_int_t    lo_encrypt_key_size;    /* ioctl w/o */
1349         compat_int_t    lo_flags;       /* ioctl r/o */
1350         char            lo_name[LO_NAME_SIZE];
1351         unsigned char   lo_encrypt_key[LO_KEY_SIZE]; /* ioctl w/o */
1352         compat_ulong_t  lo_init[2];
1353         char            reserved[4];
1354 };
1355
1356 /*
1357  * Transfer 32-bit compatibility structure in userspace to 64-bit loop info
1358  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1359  */
1360 static noinline int
1361 loop_info64_from_compat(const struct compat_loop_info __user *arg,
1362                         struct loop_info64 *info64)
1363 {
1364         struct compat_loop_info info;
1365
1366         if (copy_from_user(&info, arg, sizeof(info)))
1367                 return -EFAULT;
1368
1369         memset(info64, 0, sizeof(*info64));
1370         info64->lo_number = info.lo_number;
1371         info64->lo_device = info.lo_device;
1372         info64->lo_inode = info.lo_inode;
1373         info64->lo_rdevice = info.lo_rdevice;
1374         info64->lo_offset = info.lo_offset;
1375         info64->lo_sizelimit = 0;
1376         info64->lo_encrypt_type = info.lo_encrypt_type;
1377         info64->lo_encrypt_key_size = info.lo_encrypt_key_size;
1378         info64->lo_flags = info.lo_flags;
1379         info64->lo_init[0] = info.lo_init[0];
1380         info64->lo_init[1] = info.lo_init[1];
1381         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1382                 memcpy(info64->lo_crypt_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1383         else
1384                 memcpy(info64->lo_file_name, info.lo_name, LO_NAME_SIZE);
1385         memcpy(info64->lo_encrypt_key, info.lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1386         return 0;
1387 }
1388
1389 /*
1390  * Transfer 64-bit loop info to 32-bit compatibility structure in userspace
1391  * - noinlined to reduce stack space usage in main part of driver
1392  */
1393 static noinline int
1394 loop_info64_to_compat(const struct loop_info64 *info64,
1395                       struct compat_loop_info __user *arg)
1396 {
1397         struct compat_loop_info info;
1398
1399         memset(&info, 0, sizeof(info));
1400         info.lo_number = info64->lo_number;
1401         info.lo_device = info64->lo_device;
1402         info.lo_inode = info64->lo_inode;
1403         info.lo_rdevice = info64->lo_rdevice;
1404         info.lo_offset = info64->lo_offset;
1405         info.lo_encrypt_type = info64->lo_encrypt_type;
1406         info.lo_encrypt_key_size = info64->lo_encrypt_key_size;
1407         info.lo_flags = info64->lo_flags;
1408         info.lo_init[0] = info64->lo_init[0];
1409         info.lo_init[1] = info64->lo_init[1];
1410         if (info.lo_encrypt_type == LO_CRYPT_CRYPTOAPI)
1411                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_crypt_name, LO_NAME_SIZE);
1412         else
1413                 memcpy(info.lo_name, info64->lo_file_name, LO_NAME_SIZE);
1414         memcpy(info.lo_encrypt_key, info64->lo_encrypt_key, LO_KEY_SIZE);
1415
1416         /* error in case values were truncated */
1417         if (info.lo_device != info64->lo_device ||
1418             info.lo_rdevice != info64->lo_rdevice ||
1419             info.lo_inode != info64->lo_inode ||
1420             info.lo_offset != info64->lo_offset ||
1421             info.lo_init[0] != info64->lo_init[0] ||
1422             info.lo_init[1] != info64->lo_init[1])
1423                 return -EOVERFLOW;
1424
1425         if (copy_to_user(arg, &info, sizeof(info)))
1426                 return -EFAULT;
1427         return 0;
1428 }
1429
1430 static int
1431 loop_set_status_compat(struct loop_device *lo,
1432                        const struct compat_loop_info __user *arg)
1433 {
1434         struct loop_info64 info64;
1435         int ret;
1436
1437         ret = loop_info64_from_compat(arg, &info64);
1438         if (ret < 0)
1439                 return ret;
1440         return loop_set_status(lo, &info64);
1441 }
1442
1443 static int
1444 loop_get_status_compat(struct loop_device *lo,
1445                        struct compat_loop_info __user *arg)
1446 {
1447         struct loop_info64 info64;
1448         int err = 0;
1449
1450         if (!arg)
1451                 err = -EINVAL;
1452         if (!err)
1453                 err = loop_get_status(lo, &info64);
1454         if (!err)
1455                 err = loop_info64_to_compat(&info64, arg);
1456         return err;
1457 }
1458
1459 static int lo_compat_ioctl(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
1460                            unsigned int cmd, unsigned long arg)
1461 {
1462         struct loop_device *lo = bdev->bd_disk->private_data;
1463         int err;
1464
1465         switch(cmd) {
1466         case LOOP_SET_STATUS:
1467                 mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1468                 err = loop_set_status_compat(
1469                         lo, (const struct compat_loop_info __user *) arg);
1470                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1471                 break;
1472         case LOOP_GET_STATUS:
1473                 mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1474                 err = loop_get_status_compat(
1475                         lo, (struct compat_loop_info __user *) arg);
1476                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1477                 break;
1478         case LOOP_SET_CAPACITY:
1479         case LOOP_CLR_FD:
1480         case LOOP_GET_STATUS64:
1481         case LOOP_SET_STATUS64:
1482                 arg = (unsigned long) compat_ptr(arg);
1483         case LOOP_SET_FD:
1484         case LOOP_CHANGE_FD:
1485                 err = lo_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1486                 break;
1487         default:
1488                 err = -ENOIOCTLCMD;
1489                 break;
1490         }
1491         return err;
1492 }
1493 #endif
1494
1495 static int lo_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1496 {
1497         struct loop_device *lo;
1498         int err = 0;
1499
1500         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1501         lo = bdev->bd_disk->private_data;
1502         if (!lo) {
1503                 err = -ENXIO;
1504                 goto out;
1505         }
1506
1507         mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1508         lo->lo_refcnt++;
1509         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1510 out:
1511         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1512         return err;
1513 }
1514
1515 static void lo_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
1516 {
1517         struct loop_device *lo = disk->private_data;
1518         int err;
1519
1520         mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1521
1522         if (--lo->lo_refcnt)
1523                 goto out;
1524
1525         if (lo->lo_flags & LO_FLAGS_AUTOCLEAR) {
1526                 /*
1527                  * In autoclear mode, stop the loop thread
1528                  * and remove configuration after last close.
1529                  */
1530                 err = loop_clr_fd(lo);
1531                 if (!err)
1532                         return;
1533         } else {
1534                 /*
1535                  * Otherwise keep thread (if running) and config,
1536                  * but flush possible ongoing bios in thread.
1537                  */
1538                 loop_flush(lo);
1539         }
1540
1541 out:
1542         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1543 }
1544
1545 static const struct block_device_operations lo_fops = {
1546         .owner =        THIS_MODULE,
1547         .open =         lo_open,
1548         .release =      lo_release,
1549         .ioctl =        lo_ioctl,
1550 #ifdef CONFIG_COMPAT
1551         .compat_ioctl = lo_compat_ioctl,
1552 #endif
1553 };
1554
1555 /*
1556  * And now the modules code and kernel interface.
1557  */
1558 static int max_loop;
1559 module_param(max_loop, int, S_IRUGO);
1560 MODULE_PARM_DESC(max_loop, "Maximum number of loop devices");
1561 module_param(max_part, int, S_IRUGO);
1562 MODULE_PARM_DESC(max_part, "Maximum number of partitions per loop device");
1563 MODULE_LICENSE("GPL");
1564 MODULE_ALIAS_BLOCKDEV_MAJOR(LOOP_MAJOR);
1565
1566 int loop_register_transfer(struct loop_func_table *funcs)
1567 {
1568         unsigned int n = funcs->number;
1569
1570         if (n >= MAX_LO_CRYPT || xfer_funcs[n])
1571                 return -EINVAL;
1572         xfer_funcs[n] = funcs;
1573         return 0;
1574 }
1575
1576 static int unregister_transfer_cb(int id, void *ptr, void *data)
1577 {
1578         struct loop_device *lo = ptr;
1579         struct loop_func_table *xfer = data;
1580
1581         mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1582         if (lo->lo_encryption == xfer)
1583                 loop_release_xfer(lo);
1584         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1585         return 0;
1586 }
1587
1588 int loop_unregister_transfer(int number)
1589 {
1590         unsigned int n = number;
1591         struct loop_func_table *xfer;
1592
1593         if (n == 0 || n >= MAX_LO_CRYPT || (xfer = xfer_funcs[n]) == NULL)
1594                 return -EINVAL;
1595
1596         xfer_funcs[n] = NULL;
1597         idr_for_each(&loop_index_idr, &unregister_transfer_cb, xfer);
1598         return 0;
1599 }
1600
1601 EXPORT_SYMBOL(loop_register_transfer);
1602 EXPORT_SYMBOL(loop_unregister_transfer);
1603
1604 static int loop_add(struct loop_device **l, int i)
1605 {
1606         struct loop_device *lo;
1607         struct gendisk *disk;
1608         int err;
1609
1610         err = -ENOMEM;
1611         lo = kzalloc(sizeof(*lo), GFP_KERNEL);
1612         if (!lo)
1613                 goto out;
1614
1615         lo->lo_state = Lo_unbound;
1616
1617         /* allocate id, if @id >= 0, we're requesting that specific id */
1618         if (i >= 0) {
1619                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, i, i + 1, GFP_KERNEL);
1620                 if (err == -ENOSPC)
1621                         err = -EEXIST;
1622         } else {
1623                 err = idr_alloc(&loop_index_idr, lo, 0, 0, GFP_KERNEL);
1624         }
1625         if (err < 0)
1626                 goto out_free_dev;
1627         i = err;
1628
1629         err = -ENOMEM;
1630         lo->lo_queue = blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);
1631         if (!lo->lo_queue)
1632                 goto out_free_idr;
1633
1634         /*
1635          * set queue make_request_fn
1636          */
1637         blk_queue_make_request(lo->lo_queue, loop_make_request);
1638         lo->lo_queue->queuedata = lo;
1639
1640         disk = lo->lo_disk = alloc_disk(1 << part_shift);
1641         if (!disk)
1642                 goto out_free_queue;
1643
1644         /*
1645          * Disable partition scanning by default. The in-kernel partition
1646          * scanning can be requested individually per-device during its
1647          * setup. Userspace can always add and remove partitions from all
1648          * devices. The needed partition minors are allocated from the
1649          * extended minor space, the main loop device numbers will continue
1650          * to match the loop minors, regardless of the number of partitions
1651          * used.
1652          *
1653          * If max_part is given, partition scanning is globally enabled for
1654          * all loop devices. The minors for the main loop devices will be
1655          * multiples of max_part.
1656          *
1657          * Note: Global-for-all-devices, set-only-at-init, read-only module
1658          * parameteters like 'max_loop' and 'max_part' make things needlessly
1659          * complicated, are too static, inflexible and may surprise
1660          * userspace tools. Parameters like this in general should be avoided.
1661          */
1662         if (!part_shift)
1663                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
1664         disk->flags |= GENHD_FL_EXT_DEVT;
1665         mutex_init(&lo->lo_ctl_mutex);
1666         lo->lo_number           = i;
1667         lo->lo_thread           = NULL;
1668         init_waitqueue_head(&lo->lo_event);
1669         init_waitqueue_head(&lo->lo_req_wait);
1670         spin_lock_init(&lo->lo_lock);
1671         disk->major             = LOOP_MAJOR;
1672         disk->first_minor       = i << part_shift;
1673         disk->fops              = &lo_fops;
1674         disk->private_data      = lo;
1675         disk->queue             = lo->lo_queue;
1676         sprintf(disk->disk_name, "loop%d", i);
1677         add_disk(disk);
1678         *l = lo;
1679         return lo->lo_number;
1680
1681 out_free_queue:
1682         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
1683 out_free_idr:
1684         idr_remove(&loop_index_idr, i);
1685 out_free_dev:
1686         kfree(lo);
1687 out:
1688         return err;
1689 }
1690
1691 static void loop_remove(struct loop_device *lo)
1692 {
1693         del_gendisk(lo->lo_disk);
1694         blk_cleanup_queue(lo->lo_queue);
1695         put_disk(lo->lo_disk);
1696         kfree(lo);
1697 }
1698
1699 static int find_free_cb(int id, void *ptr, void *data)
1700 {
1701         struct loop_device *lo = ptr;
1702         struct loop_device **l = data;
1703
1704         if (lo->lo_state == Lo_unbound) {
1705                 *l = lo;
1706                 return 1;
1707         }
1708         return 0;
1709 }
1710
1711 static int loop_lookup(struct loop_device **l, int i)
1712 {
1713         struct loop_device *lo;
1714         int ret = -ENODEV;
1715
1716         if (i < 0) {
1717                 int err;
1718
1719                 err = idr_for_each(&loop_index_idr, &find_free_cb, &lo);
1720                 if (err == 1) {
1721                         *l = lo;
1722                         ret = lo->lo_number;
1723                 }
1724                 goto out;
1725         }
1726
1727         /* lookup and return a specific i */
1728         lo = idr_find(&loop_index_idr, i);
1729         if (lo) {
1730                 *l = lo;
1731                 ret = lo->lo_number;
1732         }
1733 out:
1734         return ret;
1735 }
1736
1737 static struct kobject *loop_probe(dev_t dev, int *part, void *data)
1738 {
1739         struct loop_device *lo;
1740         struct kobject *kobj;
1741         int err;
1742
1743         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1744         err = loop_lookup(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
1745         if (err < 0)
1746                 err = loop_add(&lo, MINOR(dev) >> part_shift);
1747         if (err < 0)
1748                 kobj = NULL;
1749         else
1750                 kobj = get_disk(lo->lo_disk);
1751         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1752
1753         *part = 0;
1754         return kobj;
1755 }
1756
1757 static long loop_control_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1758                                unsigned long parm)
1759 {
1760         struct loop_device *lo;
1761         int ret = -ENOSYS;
1762
1763         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1764         switch (cmd) {
1765         case LOOP_CTL_ADD:
1766                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
1767                 if (ret >= 0) {
1768                         ret = -EEXIST;
1769                         break;
1770                 }
1771                 ret = loop_add(&lo, parm);
1772                 break;
1773         case LOOP_CTL_REMOVE:
1774                 ret = loop_lookup(&lo, parm);
1775                 if (ret < 0)
1776                         break;
1777                 mutex_lock(&lo->lo_ctl_mutex);
1778                 if (lo->lo_state != Lo_unbound) {
1779                         ret = -EBUSY;
1780                         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1781                         break;
1782                 }
1783                 if (lo->lo_refcnt > 0) {
1784                         ret = -EBUSY;
1785                         mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1786                         break;
1787                 }
1788                 lo->lo_disk->private_data = NULL;
1789                 mutex_unlock(&lo->lo_ctl_mutex);
1790                 idr_remove(&loop_index_idr, lo->lo_number);
1791                 loop_remove(lo);
1792                 break;
1793         case LOOP_CTL_GET_FREE:
1794                 ret = loop_lookup(&lo, -1);
1795                 if (ret >= 0)
1796                         break;
1797                 ret = loop_add(&lo, -1);
1798         }
1799         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1800
1801         return ret;
1802 }
1803
1804 static const struct file_operations loop_ctl_fops = {
1805         .open           = nonseekable_open,
1806         .unlocked_ioctl = loop_control_ioctl,
1807         .compat_ioctl   = loop_control_ioctl,
1808         .owner          = THIS_MODULE,
1809         .llseek         = noop_llseek,
1810 };
1811
1812 static struct miscdevice loop_misc = {
1813         .minor          = LOOP_CTRL_MINOR,
1814         .name           = "loop-control",
1815         .fops           = &loop_ctl_fops,
1816 };
1817
1818 MODULE_ALIAS_MISCDEV(LOOP_CTRL_MINOR);
1819 MODULE_ALIAS("devname:loop-control");
1820
1821 static int __init loop_init(void)
1822 {
1823         int i, nr;
1824         unsigned long range;
1825         struct loop_device *lo;
1826         int err;
1827
1828         err = misc_register(&loop_misc);
1829         if (err < 0)
1830                 return err;
1831
1832         part_shift = 0;
1833         if (max_part > 0) {
1834                 part_shift = fls(max_part);
1835
1836                 /*
1837                  * Adjust max_part according to part_shift as it is exported
1838                  * to user space so that user can decide correct minor number
1839                  * if [s]he want to create more devices.
1840                  *
1841                  * Note that -1 is required because partition 0 is reserved
1842                  * for the whole disk.
1843                  */
1844                 max_part = (1UL << part_shift) - 1;
1845         }
1846
1847         if ((1UL << part_shift) > DISK_MAX_PARTS) {
1848                 err = -EINVAL;
1849                 goto misc_out;
1850         }
1851
1852         if (max_loop > 1UL << (MINORBITS - part_shift)) {
1853                 err = -EINVAL;
1854                 goto misc_out;
1855         }
1856
1857         /*
1858          * If max_loop is specified, create that many devices upfront.
1859          * This also becomes a hard limit. If max_loop is not specified,
1860          * create CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT loop devices at module
1861          * init time. Loop devices can be requested on-demand with the
1862          * /dev/loop-control interface, or be instantiated by accessing
1863          * a 'dead' device node.
1864          */
1865         if (max_loop) {
1866                 nr = max_loop;
1867                 range = max_loop << part_shift;
1868         } else {
1869                 nr = CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT;
1870                 range = 1UL << MINORBITS;
1871         }
1872
1873         if (register_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop")) {
1874                 err = -EIO;
1875                 goto misc_out;
1876         }
1877
1878         blk_register_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range,
1879                                   THIS_MODULE, loop_probe, NULL, NULL);
1880
1881         /* pre-create number of devices given by config or max_loop */
1882         mutex_lock(&loop_index_mutex);
1883         for (i = 0; i < nr; i++)
1884                 loop_add(&lo, i);
1885         mutex_unlock(&loop_index_mutex);
1886
1887         printk(KERN_INFO "loop: module loaded\n");
1888         return 0;
1889
1890 misc_out:
1891         misc_deregister(&loop_misc);
1892         return err;
1893 }
1894
1895 static int loop_exit_cb(int id, void *ptr, void *data)
1896 {
1897         struct loop_device *lo = ptr;
1898
1899         loop_remove(lo);
1900         return 0;
1901 }
1902
1903 static void __exit loop_exit(void)
1904 {
1905         unsigned long range;
1906
1907         range = max_loop ? max_loop << part_shift : 1UL << MINORBITS;
1908
1909         idr_for_each(&loop_index_idr, &loop_exit_cb, NULL);
1910         idr_destroy(&loop_index_idr);
1911
1912         blk_unregister_region(MKDEV(LOOP_MAJOR, 0), range);
1913         unregister_blkdev(LOOP_MAJOR, "loop");
1914
1915         misc_deregister(&loop_misc);
1916 }
1917
1918 module_init(loop_init);
1919 module_exit(loop_exit);
1920
1921 #ifndef MODULE
1922 static int __init max_loop_setup(char *str)
1923 {
1924         max_loop = simple_strtol(str, NULL, 0);
1925         return 1;
1926 }
1927
1928 __setup("max_loop=", max_loop_setup);
1929 #endif