fs/aio.c

   1 /*
   2  *      An async IO implementation for Linux
   3  *      Written by Benjamin LaHaise <bcrl@kvack.org>
   4  *
   5  *      Implements an efficient asynchronous io interface.
   6  *
   7  *      Copyright 2000, 2001, 2002 Red Hat, Inc.  All Rights Reserved.
   8  *
   9  *      See ../COPYING for licensing terms.
  10  */
  11 #define pr_fmt(fmt) "%s: " fmt, __func__
  12
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/time.h>
  17 #include <linux/aio_abi.h>
  18 #include <linux/export.h>
  19 #include <linux/syscalls.h>
  20 #include <linux/backing-dev.h>
  21 #include <linux/uio.h>
  22
  23 #include <linux/sched.h>
  24 #include <linux/fs.h>
  25 #include <linux/file.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/mman.h>
  28 #include <linux/mmu_context.h>
  29 #include <linux/percpu.h>
  30 #include <linux/slab.h>
  31 #include <linux/timer.h>
  32 #include <linux/aio.h>
  33 #include <linux/highmem.h>
  34 #include <linux/workqueue.h>
  35 #include <linux/security.h>
  36 #include <linux/eventfd.h>
  37 #include <linux/blkdev.h>
  38 #include <linux/compat.h>
  39 #include <linux/migrate.h>
  40 #include <linux/ramfs.h>
  41 #include <linux/percpu-refcount.h>
  42 #include <linux/mount.h>
  43
  44 #include <asm/kmap_types.h>
  45 #include <asm/uaccess.h>
  46
  47 #include "internal.h"
  48
  49 #define AIO_RING_MAGIC                  0xa10a10a1
  50 #define AIO_RING_COMPAT_FEATURES        1
  51 #define AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES      0
  52 struct aio_ring {
  53         unsigned        id;     /* kernel internal index number */
  54         unsigned        nr;     /* number of io_events */
  55         unsigned        head;   /* Written to by userland or under ring_lock
  56                                  * mutex by aio_read_events_ring(). */
  57         unsigned        tail;
  58
  59         unsigned        magic;
  60         unsigned        compat_features;
  61         unsigned        incompat_features;
  62         unsigned        header_length;  /* size of aio_ring */
  63
  64
  65         struct io_event         io_events[0];
  66 }; /* 128 bytes + ring size */
  67
  68 #define AIO_RING_PAGES  8
  69
  70 struct kioctx_table {
  71         struct rcu_head rcu;
  72         unsigned        nr;
  73         struct kioctx   *table[];
  74 };
  75
  76 struct kioctx_cpu {
  77         unsigned                reqs_available;
  78 };
  79
  80 struct ctx_rq_wait {
  81         struct completion comp;
  82         atomic_t count;
  83 };
  84
  85 struct kioctx {
  86         struct percpu_ref       users;
  87         atomic_t                dead;
  88
  89         struct percpu_ref       reqs;
  90
  91         unsigned long           user_id;
  92
  93         struct __percpu kioctx_cpu *cpu;
  94
  95         /*
  96          * For percpu reqs_available, number of slots we move to/from global
  97          * counter at a time:
  98          */
  99         unsigned                req_batch;
 100         /*
 101          * This is what userspace passed to io_setup(), it's not used for
 102          * anything but counting against the global max_reqs quota.
 103          *
 104          * The real limit is nr_events - 1, which will be larger (see
 105          * aio_setup_ring())
 106          */
 107         unsigned                max_reqs;
 108
 109         /* Size of ringbuffer, in units of struct io_event */
 110         unsigned                nr_events;
 111
 112         unsigned long           mmap_base;
 113         unsigned long           mmap_size;
 114
 115         struct page             **ring_pages;
 116         long                    nr_pages;
 117
 118         struct work_struct      free_work;
 119
 120         /*
 121          * signals when all in-flight requests are done
 122          */
 123         struct ctx_rq_wait      *rq_wait;
 124
 125         struct {
 126                 /*
 127                  * This counts the number of available slots in the ringbuffer,
 128                  * so we avoid overflowing it: it's decremented (if positive)
 129                  * when allocating a kiocb and incremented when the resulting
 130                  * io_event is pulled off the ringbuffer.
 131                  *
 132                  * We batch accesses to it with a percpu version.
 133                  */
 134                 atomic_t        reqs_available;
 135         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 136
 137         struct {
 138                 spinlock_t      ctx_lock;
 139                 struct list_head active_reqs;   /* used for cancellation */
 140         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 141
 142         struct {
 143                 struct mutex    ring_lock;
 144                 wait_queue_head_t wait;
 145         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 146
 147         struct {
 148                 unsigned        tail;
 149                 unsigned        completed_events;
 150                 spinlock_t      completion_lock;
 151         } ____cacheline_aligned_in_smp;
 152
 153         struct page             *internal_pages[AIO_RING_PAGES];
 154         struct file             *aio_ring_file;
 155
 156         unsigned                id;
 157 };
 158
 159 /*
 160  * We use ki_cancel == KIOCB_CANCELLED to indicate that a kiocb has been either
 161  * cancelled or completed (this makes a certain amount of sense because
 162  * successful cancellation - io_cancel() - does deliver the completion to
 163  * userspace).
 164  *
 165  * And since most things don't implement kiocb cancellation and we'd really like
 166  * kiocb completion to be lockless when possible, we use ki_cancel to
 167  * synchronize cancellation and completion - we only set it to KIOCB_CANCELLED
 168  * with xchg() or cmpxchg(), see batch_complete_aio() and kiocb_cancel().
 169  */
 170 #define KIOCB_CANCELLED         ((void *) (~0ULL))
 171
 172 struct aio_kiocb {
 173         struct kiocb            common;
 174
 175         struct kioctx           *ki_ctx;
 176         kiocb_cancel_fn         *ki_cancel;
 177
 178         struct iocb __user      *ki_user_iocb;  /* user's aiocb */
 179         __u64                   ki_user_data;   /* user's data for completion */
 180
 181         struct list_head        ki_list;        /* the aio core uses this
 182                                                  * for cancellation */
 183
 184         /*
 185          * If the aio_resfd field of the userspace iocb is not zero,
 186          * this is the underlying eventfd context to deliver events to.
 187          */
 188         struct eventfd_ctx      *ki_eventfd;
 189 };
 190
 191 /*------ sysctl variables----*/
 192 static DEFINE_SPINLOCK(aio_nr_lock);
 193 unsigned long aio_nr;           /* current system wide number of aio requests */
 194 unsigned long aio_max_nr = 0x10000; /* system wide maximum number of aio requests */
 195 /*----end sysctl variables---*/
 196
 197 static struct kmem_cache        *kiocb_cachep;
 198 static struct kmem_cache        *kioctx_cachep;
 199
 200 static struct vfsmount *aio_mnt;
 201
 202 static const struct file_operations aio_ring_fops;
 203 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops;
 204
 205 static struct file *aio_private_file(struct kioctx *ctx, loff_t nr_pages)
 206 {
 207         struct qstr this = QSTR_INIT("[aio]", 5);
 208         struct file *file;
 209         struct path path;
 210         struct inode *inode = alloc_anon_inode(aio_mnt->mnt_sb);
 211         if (IS_ERR(inode))
 212                 return ERR_CAST(inode);
 213
 214         inode->i_mapping->a_ops = &aio_ctx_aops;
 215         inode->i_mapping->private_data = ctx;
 216         inode->i_size = PAGE_SIZE * nr_pages;
 217
 218         path.dentry = d_alloc_pseudo(aio_mnt->mnt_sb, &this);
 219         if (!path.dentry) {
 220                 iput(inode);
 221                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 222         }
 223         path.mnt = mntget(aio_mnt);
 224
 225         d_instantiate(path.dentry, inode);
 226         file = alloc_file(&path, FMODE_READ | FMODE_WRITE, &aio_ring_fops);
 227         if (IS_ERR(file)) {
 228                 path_put(&path);
 229                 return file;
 230         }
 231
 232         file->f_flags = O_RDWR;
 233         return file;
 234 }
 235
 236 static struct dentry *aio_mount(struct file_system_type *fs_type,
 237                                 int flags, const char *dev_name, void *data)
 238 {
 239         static const struct dentry_operations ops = {
 240                 .d_dname        = simple_dname,
 241         };
 242         return mount_pseudo(fs_type, "aio:", NULL, &ops, AIO_RING_MAGIC);
 243 }
 244
 245 /* aio_setup
 246  *      Creates the slab caches used by the aio routines, panic on
 247  *      failure as this is done early during the boot sequence.
 248  */
 249 static int __init aio_setup(void)
 250 {
 251         static struct file_system_type aio_fs = {
 252                 .name           = "aio",
 253                 .mount          = aio_mount,
 254                 .kill_sb        = kill_anon_super,
 255         };
 256         aio_mnt = kern_mount(&aio_fs);
 257         if (IS_ERR(aio_mnt))
 258                 panic("Failed to create aio fs mount.");
 259
 260         kiocb_cachep = KMEM_CACHE(aio_kiocb, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 261         kioctx_cachep = KMEM_CACHE(kioctx,SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
 262
 263         pr_debug("sizeof(struct page) = %zu\n", sizeof(struct page));
 264
 265         return 0;
 266 }
 267 __initcall(aio_setup);
 268
 269 static void put_aio_ring_file(struct kioctx *ctx)
 270 {
 271         struct file *aio_ring_file = ctx->aio_ring_file;
 272         if (aio_ring_file) {
 273                 truncate_setsize(aio_ring_file->f_inode, 0);
 274
 275                 /* Prevent further access to the kioctx from migratepages */
 276                 spin_lock(&aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_lock);
 277                 aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_data = NULL;
 278                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 279                 spin_unlock(&aio_ring_file->f_inode->i_mapping->private_lock);
 280
 281                 fput(aio_ring_file);
 282         }
 283 }
 284
 285 static void aio_free_ring(struct kioctx *ctx)
 286 {
 287         int i;
 288
 289         /* Disconnect the kiotx from the ring file.  This prevents future
 290          * accesses to the kioctx from page migration.
 291          */
 292         put_aio_ring_file(ctx);
 293
 294         for (i = 0; i < ctx->nr_pages; i++) {
 295                 struct page *page;
 296                 pr_debug("pid(%d) [%d] page->count=%d\n", current->pid, i,
 297                                 page_count(ctx->ring_pages[i]));
 298                 page = ctx->ring_pages[i];
 299                 if (!page)
 300                         continue;
 301                 ctx->ring_pages[i] = NULL;
 302                 put_page(page);
 303         }
 304
 305         if (ctx->ring_pages && ctx->ring_pages != ctx->internal_pages) {
 306                 kfree(ctx->ring_pages);
 307                 ctx->ring_pages = NULL;
 308         }
 309 }
 310
 311 static int aio_ring_mremap(struct vm_area_struct *vma)
 312 {
 313         struct file *file = vma->vm_file;
 314         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 315         struct kioctx_table *table;
 316         int i, res = -EINVAL;
 317
 318         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 319         rcu_read_lock();
 320         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
 321         for (i = 0; i < table->nr; i++) {
 322                 struct kioctx *ctx;
 323
 324                 ctx = table->table[i];
 325                 if (ctx && ctx->aio_ring_file == file) {
 326                         if (!atomic_read(&ctx->dead)) {
 327                                 ctx->user_id = ctx->mmap_base = vma->vm_start;
 328                                 res = 0;
 329                         }
 330                         break;
 331                 }
 332         }
 333
 334         rcu_read_unlock();
 335         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 336         return res;
 337 }
 338
 339 static const struct vm_operations_struct aio_ring_vm_ops = {
 340         .mremap         = aio_ring_mremap,
 341 #if IS_ENABLED(CONFIG_MMU)
 342         .fault          = filemap_fault,
 343         .map_pages      = filemap_map_pages,
 344         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
 345 #endif
 346 };
 347
 348 static int aio_ring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 349 {
 350         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND;
 351         vma->vm_ops = &aio_ring_vm_ops;
 352         return 0;
 353 }
 354
 355 static const struct file_operations aio_ring_fops = {
 356         .mmap = aio_ring_mmap,
 357 };
 358
 359 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 360 static int aio_migratepage(struct address_space *mapping, struct page *new,
 361                         struct page *old, enum migrate_mode mode)
 362 {
 363         struct kioctx *ctx;
 364         unsigned long flags;
 365         pgoff_t idx;
 366         int rc;
 367
 368         rc = 0;
 369
 370         /* mapping->private_lock here protects against the kioctx teardown.  */
 371         spin_lock(&mapping->private_lock);
 372         ctx = mapping->private_data;
 373         if (!ctx) {
 374                 rc = -EINVAL;
 375                 goto out;
 376         }
 377
 378         /* The ring_lock mutex.  The prevents aio_read_events() from writing
 379          * to the ring's head, and prevents page migration from mucking in
 380          * a partially initialized kiotx.
 381          */
 382         if (!mutex_trylock(&ctx->ring_lock)) {
 383                 rc = -EAGAIN;
 384                 goto out;
 385         }
 386
 387         idx = old->index;
 388         if (idx < (pgoff_t)ctx->nr_pages) {
 389                 /* Make sure the old page hasn't already been changed */
 390                 if (ctx->ring_pages[idx] != old)
 391                         rc = -EAGAIN;
 392         } else
 393                 rc = -EINVAL;
 394
 395         if (rc != 0)
 396                 goto out_unlock;
 397
 398         /* Writeback must be complete */
 399         BUG_ON(PageWriteback(old));
 400         get_page(new);
 401
 402         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, new, old, NULL, mode, 1);
 403         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 404                 put_page(new);
 405                 goto out_unlock;
 406         }
 407
 408         /* Take completion_lock to prevent other writes to the ring buffer
 409          * while the old page is copied to the new.  This prevents new
 410          * events from being lost.
 411          */
 412         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
 413         migrate_page_copy(new, old);
 414         BUG_ON(ctx->ring_pages[idx] != old);
 415         ctx->ring_pages[idx] = new;
 416         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
 417
 418         /* The old page is no longer accessible. */
 419         put_page(old);
 420
 421 out_unlock:
 422         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 423 out:
 424         spin_unlock(&mapping->private_lock);
 425         return rc;
 426 }
 427 #endif
 428
 429 static const struct address_space_operations aio_ctx_aops = {
 430         .set_page_dirty = __set_page_dirty_no_writeback,
 431 #if IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)
 432         .migratepage    = aio_migratepage,
 433 #endif
 434 };
 435
 436 static int aio_setup_ring(struct kioctx *ctx)
 437 {
 438         struct aio_ring *ring;
 439         unsigned nr_events = ctx->max_reqs;
 440         struct mm_struct *mm = current->mm;
 441         unsigned long size, unused;
 442         int nr_pages;
 443         int i;
 444         struct file *file;
 445
 446         /* Compensate for the ring buffer's head/tail overlap entry */
 447         nr_events += 2; /* 1 is required, 2 for good luck */
 448
 449         size = sizeof(struct aio_ring);
 450         size += sizeof(struct io_event) * nr_events;
 451
 452         nr_pages = PFN_UP(size);
 453         if (nr_pages < 0)
 454                 return -EINVAL;
 455
 456         file = aio_private_file(ctx, nr_pages);
 457         if (IS_ERR(file)) {
 458                 ctx->aio_ring_file = NULL;
 459                 return -ENOMEM;
 460         }
 461
 462         ctx->aio_ring_file = file;
 463         nr_events = (PAGE_SIZE * nr_pages - sizeof(struct aio_ring))
 464                         / sizeof(struct io_event);
 465
 466         ctx->ring_pages = ctx->internal_pages;
 467         if (nr_pages > AIO_RING_PAGES) {
 468                 ctx->ring_pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *),
 469                                           GFP_KERNEL);
 470                 if (!ctx->ring_pages) {
 471                         put_aio_ring_file(ctx);
 472                         return -ENOMEM;
 473                 }
 474         }
 475
 476         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 477                 struct page *page;
 478                 page = find_or_create_page(file->f_inode->i_mapping,
 479                                            i, GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
 480                 if (!page)
 481                         break;
 482                 pr_debug("pid(%d) page[%d]->count=%d\n",
 483                          current->pid, i, page_count(page));
 484                 SetPageUptodate(page);
 485                 unlock_page(page);
 486
 487                 ctx->ring_pages[i] = page;
 488         }
 489         ctx->nr_pages = i;
 490
 491         if (unlikely(i != nr_pages)) {
 492                 aio_free_ring(ctx);
 493                 return -ENOMEM;
 494         }
 495
 496         ctx->mmap_size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 497         pr_debug("attempting mmap of %lu bytes\n", ctx->mmap_size);
 498
 499         down_write(&mm->mmap_sem);
 500         ctx->mmap_base = do_mmap_pgoff(ctx->aio_ring_file, 0, ctx->mmap_size,
 501                                        PROT_READ | PROT_WRITE,
 502                                        MAP_SHARED, 0, &unused);
 503         up_write(&mm->mmap_sem);
 504         if (IS_ERR((void *)ctx->mmap_base)) {
 505                 ctx->mmap_size = 0;
 506                 aio_free_ring(ctx);
 507                 return -ENOMEM;
 508         }
 509
 510         pr_debug("mmap address: 0x%08lx\n", ctx->mmap_base);
 511
 512         ctx->user_id = ctx->mmap_base;
 513         ctx->nr_events = nr_events; /* trusted copy */
 514
 515         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 516         ring->nr = nr_events;   /* user copy */
 517         ring->id = ~0U;
 518         ring->head = ring->tail = 0;
 519         ring->magic = AIO_RING_MAGIC;
 520         ring->compat_features = AIO_RING_COMPAT_FEATURES;
 521         ring->incompat_features = AIO_RING_INCOMPAT_FEATURES;
 522         ring->header_length = sizeof(struct aio_ring);
 523         kunmap_atomic(ring);
 524         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
 525
 526         return 0;
 527 }
 528
 529 #define AIO_EVENTS_PER_PAGE     (PAGE_SIZE / sizeof(struct io_event))
 530 #define AIO_EVENTS_FIRST_PAGE   ((PAGE_SIZE - sizeof(struct aio_ring)) / sizeof(struct io_event))
 531 #define AIO_EVENTS_OFFSET       (AIO_EVENTS_PER_PAGE - AIO_EVENTS_FIRST_PAGE)
 532
 533 void kiocb_set_cancel_fn(struct kiocb *iocb, kiocb_cancel_fn *cancel)
 534 {
 535         struct aio_kiocb *req = container_of(iocb, struct aio_kiocb, common);
 536         struct kioctx *ctx = req->ki_ctx;
 537         unsigned long flags;
 538
 539         spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
 540
 541         if (!req->ki_list.next)
 542                 list_add(&req->ki_list, &ctx->active_reqs);
 543
 544         req->ki_cancel = cancel;
 545
 546         spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
 547 }
 548 EXPORT_SYMBOL(kiocb_set_cancel_fn);
 549
 550 static int kiocb_cancel(struct aio_kiocb *kiocb)
 551 {
 552         kiocb_cancel_fn *old, *cancel;
 553
 554         /*
 555          * Don't want to set kiocb->ki_cancel = KIOCB_CANCELLED unless it
 556          * actually has a cancel function, hence the cmpxchg()
 557          */
 558
 559         cancel = ACCESS_ONCE(kiocb->ki_cancel);
 560         do {
 561                 if (!cancel || cancel == KIOCB_CANCELLED)
 562                         return -EINVAL;
 563
 564                 old = cancel;
 565                 cancel = cmpxchg(&kiocb->ki_cancel, old, KIOCB_CANCELLED);
 566         } while (cancel != old);
 567
 568         return cancel(&kiocb->common);
 569 }
 570
 571 static void free_ioctx(struct work_struct *work)
 572 {
 573         struct kioctx *ctx = container_of(work, struct kioctx, free_work);
 574
 575         pr_debug("freeing %p\n", ctx);
 576
 577         aio_free_ring(ctx);
 578         free_percpu(ctx->cpu);
 579         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 580         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 581         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 582 }
 583
 584 static void free_ioctx_reqs(struct percpu_ref *ref)
 585 {
 586         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, reqs);
 587
 588         /* At this point we know that there are no any in-flight requests */
 589         if (ctx->rq_wait && atomic_dec_and_test(&ctx->rq_wait->count))
 590                 complete(&ctx->rq_wait->comp);
 591
 592         INIT_WORK(&ctx->free_work, free_ioctx);
 593         schedule_work(&ctx->free_work);
 594 }
 595
 596 /*
 597  * When this function runs, the kioctx has been removed from the "hash table"
 598  * and ctx->users has dropped to 0, so we know no more kiocbs can be submitted -
 599  * now it's safe to cancel any that need to be.
 600  */
 601 static void free_ioctx_users(struct percpu_ref *ref)
 602 {
 603         struct kioctx *ctx = container_of(ref, struct kioctx, users);
 604         struct aio_kiocb *req;
 605
 606         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
 607
 608         while (!list_empty(&ctx->active_reqs)) {
 609                 req = list_first_entry(&ctx->active_reqs,
 610                                        struct aio_kiocb, ki_list);
 611
 612                 list_del_init(&req->ki_list);
 613                 kiocb_cancel(req);
 614         }
 615
 616         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
 617
 618         percpu_ref_kill(&ctx->reqs);
 619         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
 620 }
 621
 622 static int ioctx_add_table(struct kioctx *ctx, struct mm_struct *mm)
 623 {
 624         unsigned i, new_nr;
 625         struct kioctx_table *table, *old;
 626         struct aio_ring *ring;
 627
 628         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 629         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 630
 631         while (1) {
 632                 if (table)
 633                         for (i = 0; i < table->nr; i++)
 634                                 if (!table->table[i]) {
 635                                         ctx->id = i;
 636                                         table->table[i] = ctx;
 637                                         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 638
 639                                         /* While kioctx setup is in progress,
 640                                          * we are protected from page migration
 641                                          * changes ring_pages by ->ring_lock.
 642                                          */
 643                                         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 644                                         ring->id = ctx->id;
 645                                         kunmap_atomic(ring);
 646                                         return 0;
 647                                 }
 648
 649                 new_nr = (table ? table->nr : 1) * 4;
 650                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 651
 652                 table = kzalloc(sizeof(*table) + sizeof(struct kioctx *) *
 653                                 new_nr, GFP_KERNEL);
 654                 if (!table)
 655                         return -ENOMEM;
 656
 657                 table->nr = new_nr;
 658
 659                 spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 660                 old = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 661
 662                 if (!old) {
 663                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 664                 } else if (table->nr > old->nr) {
 665                         memcpy(table->table, old->table,
 666                                old->nr * sizeof(struct kioctx *));
 667
 668                         rcu_assign_pointer(mm->ioctx_table, table);
 669                         kfree_rcu(old, rcu);
 670                 } else {
 671                         kfree(table);
 672                         table = old;
 673                 }
 674         }
 675 }
 676
 677 static void aio_nr_sub(unsigned nr)
 678 {
 679         spin_lock(&aio_nr_lock);
 680         if (WARN_ON(aio_nr - nr > aio_nr))
 681                 aio_nr = 0;
 682         else
 683                 aio_nr -= nr;
 684         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 685 }
 686
 687 /* ioctx_alloc
 688  *      Allocates and initializes an ioctx.  Returns an ERR_PTR if it failed.
 689  */
 690 static struct kioctx *ioctx_alloc(unsigned nr_events)
 691 {
 692         struct mm_struct *mm = current->mm;
 693         struct kioctx *ctx;
 694         int err = -ENOMEM;
 695
 696         /*
 697          * We keep track of the number of available ringbuffer slots, to prevent
 698          * overflow (reqs_available), and we also use percpu counters for this.
 699          *
 700          * So since up to half the slots might be on other cpu's percpu counters
 701          * and unavailable, double nr_events so userspace sees what they
 702          * expected: additionally, we move req_batch slots to/from percpu
 703          * counters at a time, so make sure that isn't 0:
 704          */
 705         nr_events = max(nr_events, num_possible_cpus() * 4);
 706         nr_events *= 2;
 707
 708         /* Prevent overflows */
 709         if (nr_events > (0x10000000U / sizeof(struct io_event))) {
 710                 pr_debug("ENOMEM: nr_events too high\n");
 711                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 712         }
 713
 714         if (!nr_events || (unsigned long)nr_events > (aio_max_nr * 2UL))
 715                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 716
 717         ctx = kmem_cache_zalloc(kioctx_cachep, GFP_KERNEL);
 718         if (!ctx)
 719                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 720
 721         ctx->max_reqs = nr_events;
 722
 723         spin_lock_init(&ctx->ctx_lock);
 724         spin_lock_init(&ctx->completion_lock);
 725         mutex_init(&ctx->ring_lock);
 726         /* Protect against page migration throughout kiotx setup by keeping
 727          * the ring_lock mutex held until setup is complete. */
 728         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
 729         init_waitqueue_head(&ctx->wait);
 730
 731         INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_reqs);
 732
 733         if (percpu_ref_init(&ctx->users, free_ioctx_users, 0, GFP_KERNEL))
 734                 goto err;
 735
 736         if (percpu_ref_init(&ctx->reqs, free_ioctx_reqs, 0, GFP_KERNEL))
 737                 goto err;
 738
 739         ctx->cpu = alloc_percpu(struct kioctx_cpu);
 740         if (!ctx->cpu)
 741                 goto err;
 742
 743         err = aio_setup_ring(ctx);
 744         if (err < 0)
 745                 goto err;
 746
 747         atomic_set(&ctx->reqs_available, ctx->nr_events - 1);
 748         ctx->req_batch = (ctx->nr_events - 1) / (num_possible_cpus() * 4);
 749         if (ctx->req_batch < 1)
 750                 ctx->req_batch = 1;
 751
 752         /* limit the number of system wide aios */
 753         spin_lock(&aio_nr_lock);
 754         if (aio_nr + nr_events > (aio_max_nr * 2UL) ||
 755             aio_nr + nr_events < aio_nr) {
 756                 spin_unlock(&aio_nr_lock);
 757                 err = -EAGAIN;
 758                 goto err_ctx;
 759         }
 760         aio_nr += ctx->max_reqs;
 761         spin_unlock(&aio_nr_lock);
 762
 763         percpu_ref_get(&ctx->users);    /* io_setup() will drop this ref */
 764         percpu_ref_get(&ctx->reqs);     /* free_ioctx_users() will drop this */
 765
 766         err = ioctx_add_table(ctx, mm);
 767         if (err)
 768                 goto err_cleanup;
 769
 770         /* Release the ring_lock mutex now that all setup is complete. */
 771         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 772
 773         pr_debug("allocated ioctx %p[%ld]: mm=%p mask=0x%x\n",
 774                  ctx, ctx->user_id, mm, ctx->nr_events);
 775         return ctx;
 776
 777 err_cleanup:
 778         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 779 err_ctx:
 780         atomic_set(&ctx->dead, 1);
 781         if (ctx->mmap_size)
 782                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 783         aio_free_ring(ctx);
 784 err:
 785         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
 786         free_percpu(ctx->cpu);
 787         percpu_ref_exit(&ctx->reqs);
 788         percpu_ref_exit(&ctx->users);
 789         kmem_cache_free(kioctx_cachep, ctx);
 790         pr_debug("error allocating ioctx %d\n", err);
 791         return ERR_PTR(err);
 792 }
 793
 794 /* kill_ioctx
 795  *      Cancels all outstanding aio requests on an aio context.  Used
 796  *      when the processes owning a context have all exited to encourage
 797  *      the rapid destruction of the kioctx.
 798  */
 799 static int kill_ioctx(struct mm_struct *mm, struct kioctx *ctx,
 800                       struct ctx_rq_wait *wait)
 801 {
 802         struct kioctx_table *table;
 803
 804         spin_lock(&mm->ioctx_lock);
 805         if (atomic_xchg(&ctx->dead, 1)) {
 806                 spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 807                 return -EINVAL;
 808         }
 809
 810         table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 811         WARN_ON(ctx != table->table[ctx->id]);
 812         table->table[ctx->id] = NULL;
 813         spin_unlock(&mm->ioctx_lock);
 814
 815         /* percpu_ref_kill() will do the necessary call_rcu() */
 816         wake_up_all(&ctx->wait);
 817
 818         /*
 819          * It'd be more correct to do this in free_ioctx(), after all
 820          * the outstanding kiocbs have finished - but by then io_destroy
 821          * has already returned, so io_setup() could potentially return
 822          * -EAGAIN with no ioctxs actually in use (as far as userspace
 823          *  could tell).
 824          */
 825         aio_nr_sub(ctx->max_reqs);
 826
 827         if (ctx->mmap_size)
 828                 vm_munmap(ctx->mmap_base, ctx->mmap_size);
 829
 830         ctx->rq_wait = wait;
 831         percpu_ref_kill(&ctx->users);
 832         return 0;
 833 }
 834
 835 /*
 836  * exit_aio: called when the last user of mm goes away.  At this point, there is
 837  * no way for any new requests to be submited or any of the io_* syscalls to be
 838  * called on the context.
 839  *
 840  * There may be outstanding kiocbs, but free_ioctx() will explicitly wait on
 841  * them.
 842  */
 843 void exit_aio(struct mm_struct *mm)
 844 {
 845         struct kioctx_table *table = rcu_dereference_raw(mm->ioctx_table);
 846         struct ctx_rq_wait wait;
 847         int i, skipped;
 848
 849         if (!table)
 850                 return;
 851
 852         atomic_set(&wait.count, table->nr);
 853         init_completion(&wait.comp);
 854
 855         skipped = 0;
 856         for (i = 0; i < table->nr; ++i) {
 857                 struct kioctx *ctx = table->table[i];
 858
 859                 if (!ctx) {
 860                         skipped++;
 861                         continue;
 862                 }
 863
 864                 /*
 865                  * We don't need to bother with munmap() here - exit_mmap(mm)
 866                  * is coming and it'll unmap everything. And we simply can't,
 867                  * this is not necessarily our ->mm.
 868                  * Since kill_ioctx() uses non-zero ->mmap_size as indicator
 869                  * that it needs to unmap the area, just set it to 0.
 870                  */
 871                 ctx->mmap_size = 0;
 872                 kill_ioctx(mm, ctx, &wait);
 873         }
 874
 875         if (!atomic_sub_and_test(skipped, &wait.count)) {
 876                 /* Wait until all IO for the context are done. */
 877                 wait_for_completion(&wait.comp);
 878         }
 879
 880         RCU_INIT_POINTER(mm->ioctx_table, NULL);
 881         kfree(table);
 882 }
 883
 884 static void put_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned nr)
 885 {
 886         struct kioctx_cpu *kcpu;
 887         unsigned long flags;
 888
 889         local_irq_save(flags);
 890         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 891         kcpu->reqs_available += nr;
 892
 893         while (kcpu->reqs_available >= ctx->req_batch * 2) {
 894                 kcpu->reqs_available -= ctx->req_batch;
 895                 atomic_add(ctx->req_batch, &ctx->reqs_available);
 896         }
 897
 898         local_irq_restore(flags);
 899 }
 900
 901 static bool get_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 902 {
 903         struct kioctx_cpu *kcpu;
 904         bool ret = false;
 905         unsigned long flags;
 906
 907         local_irq_save(flags);
 908         kcpu = this_cpu_ptr(ctx->cpu);
 909         if (!kcpu->reqs_available) {
 910                 int old, avail = atomic_read(&ctx->reqs_available);
 911
 912                 do {
 913                         if (avail < ctx->req_batch)
 914                                 goto out;
 915
 916                         old = avail;
 917                         avail = atomic_cmpxchg(&ctx->reqs_available,
 918                                                avail, avail - ctx->req_batch);
 919                 } while (avail != old);
 920
 921                 kcpu->reqs_available += ctx->req_batch;
 922         }
 923
 924         ret = true;
 925         kcpu->reqs_available--;
 926 out:
 927         local_irq_restore(flags);
 928         return ret;
 929 }
 930
 931 /* refill_reqs_available
 932  *      Updates the reqs_available reference counts used for tracking the
 933  *      number of free slots in the completion ring.  This can be called
 934  *      from aio_complete() (to optimistically update reqs_available) or
 935  *      from aio_get_req() (the we're out of events case).  It must be
 936  *      called holding ctx->completion_lock.
 937  */
 938 static void refill_reqs_available(struct kioctx *ctx, unsigned head,
 939                                   unsigned tail)
 940 {
 941         unsigned events_in_ring, completed;
 942
 943         /* Clamp head since userland can write to it. */
 944         head %= ctx->nr_events;
 945         if (head <= tail)
 946                 events_in_ring = tail - head;
 947         else
 948                 events_in_ring = ctx->nr_events - (head - tail);
 949
 950         completed = ctx->completed_events;
 951         if (events_in_ring < completed)
 952                 completed -= events_in_ring;
 953         else
 954                 completed = 0;
 955
 956         if (!completed)
 957                 return;
 958
 959         ctx->completed_events -= completed;
 960         put_reqs_available(ctx, completed);
 961 }
 962
 963 /* user_refill_reqs_available
 964  *      Called to refill reqs_available when aio_get_req() encounters an
 965  *      out of space in the completion ring.
 966  */
 967 static void user_refill_reqs_available(struct kioctx *ctx)
 968 {
 969         spin_lock_irq(&ctx->completion_lock);
 970         if (ctx->completed_events) {
 971                 struct aio_ring *ring;
 972                 unsigned head;
 973
 974                 /* Access of ring->head may race with aio_read_events_ring()
 975                  * here, but that's okay since whether we read the old version
 976                  * or the new version, and either will be valid.  The important
 977                  * part is that head cannot pass tail since we prevent
 978                  * aio_complete() from updating tail by holding
 979                  * ctx->completion_lock.  Even if head is invalid, the check
 980                  * against ctx->completed_events below will make sure we do the
 981                  * safe/right thing.
 982                  */
 983                 ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
 984                 head = ring->head;
 985                 kunmap_atomic(ring);
 986
 987                 refill_reqs_available(ctx, head, ctx->tail);
 988         }
 989
 990         spin_unlock_irq(&ctx->completion_lock);
 991 }
 992
 993 /* aio_get_req
 994  *      Allocate a slot for an aio request.
 995  * Returns NULL if no requests are free.
 996  */
 997 static inline struct aio_kiocb *aio_get_req(struct kioctx *ctx)
 998 {
 999         struct aio_kiocb *req;
1000
1001         if (!get_reqs_available(ctx)) {
1002                 user_refill_reqs_available(ctx);
1003                 if (!get_reqs_available(ctx))
1004                         return NULL;
1005         }
1006
1007         req = kmem_cache_alloc(kiocb_cachep, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
1008         if (unlikely(!req))
1009                 goto out_put;
1010
1011         percpu_ref_get(&ctx->reqs);
1012
1013         req->ki_ctx = ctx;
1014         return req;
1015 out_put:
1016         put_reqs_available(ctx, 1);
1017         return NULL;
1018 }
1019
1020 static void kiocb_free(struct aio_kiocb *req)
1021 {
1022         if (req->common.ki_filp)
1023                 fput(req->common.ki_filp);
1024         if (req->ki_eventfd != NULL)
1025                 eventfd_ctx_put(req->ki_eventfd);
1026         kmem_cache_free(kiocb_cachep, req);
1027 }
1028
1029 static struct kioctx *lookup_ioctx(unsigned long ctx_id)
1030 {
1031         struct aio_ring __user *ring  = (void __user *)ctx_id;
1032         struct mm_struct *mm = current->mm;
1033         struct kioctx *ctx, *ret = NULL;
1034         struct kioctx_table *table;
1035         unsigned id;
1036
1037         if (get_user(id, &ring->id))
1038                 return NULL;
1039
1040         rcu_read_lock();
1041         table = rcu_dereference(mm->ioctx_table);
1042
1043         if (!table || id >= table->nr)
1044                 goto out;
1045
1046         ctx = table->table[id];
1047         if (ctx && ctx->user_id == ctx_id) {
1048                 percpu_ref_get(&ctx->users);
1049                 ret = ctx;
1050         }
1051 out:
1052         rcu_read_unlock();
1053         return ret;
1054 }
1055
1056 /* aio_complete
1057  *      Called when the io request on the given iocb is complete.
1058  */
1059 static void aio_complete(struct kiocb *kiocb, long res, long res2)
1060 {
1061         struct aio_kiocb *iocb = container_of(kiocb, struct aio_kiocb, common);
1062         struct kioctx   *ctx = iocb->ki_ctx;
1063         struct aio_ring *ring;
1064         struct io_event *ev_page, *event;
1065         unsigned tail, pos, head;
1066         unsigned long   flags;
1067
1068         /*
1069          * Special case handling for sync iocbs:
1070          *  - events go directly into the iocb for fast handling
1071          *  - the sync task with the iocb in its stack holds the single iocb
1072          *    ref, no other paths have a way to get another ref
1073          *  - the sync task helpfully left a reference to itself in the iocb
1074          */
1075         BUG_ON(is_sync_kiocb(kiocb));
1076
1077         if (iocb->ki_list.next) {
1078                 unsigned long flags;
1079
1080                 spin_lock_irqsave(&ctx->ctx_lock, flags);
1081                 list_del(&iocb->ki_list);
1082                 spin_unlock_irqrestore(&ctx->ctx_lock, flags);
1083         }
1084
1085         /*
1086          * Add a completion event to the ring buffer. Must be done holding
1087          * ctx->completion_lock to prevent other code from messing with the tail
1088          * pointer since we might be called from irq context.
1089          */
1090         spin_lock_irqsave(&ctx->completion_lock, flags);
1091
1092         tail = ctx->tail;
1093         pos = tail + AIO_EVENTS_OFFSET;
1094
1095         if (++tail >= ctx->nr_events)
1096                 tail = 0;
1097
1098         ev_page = kmap_atomic(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1099         event = ev_page + pos % AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1100
1101         event->obj = (u64)(unsigned long)iocb->ki_user_iocb;
1102         event->data = iocb->ki_user_data;
1103         event->res = res;
1104         event->res2 = res2;
1105
1106         kunmap_atomic(ev_page);
1107         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE]);
1108
1109         pr_debug("%p[%u]: %p: %p %Lx %lx %lx\n",
1110                  ctx, tail, iocb, iocb->ki_user_iocb, iocb->ki_user_data,
1111                  res, res2);
1112
1113         /* after flagging the request as done, we
1114          * must never even look at it again
1115          */
1116         smp_wmb();      /* make event visible before updating tail */
1117
1118         ctx->tail = tail;
1119
1120         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1121         head = ring->head;
1122         ring->tail = tail;
1123         kunmap_atomic(ring);
1124         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1125
1126         ctx->completed_events++;
1127         if (ctx->completed_events > 1)
1128                 refill_reqs_available(ctx, head, tail);
1129         spin_unlock_irqrestore(&ctx->completion_lock, flags);
1130
1131         pr_debug("added to ring %p at [%u]\n", iocb, tail);
1132
1133         /*
1134          * Check if the user asked us to deliver the result through an
1135          * eventfd. The eventfd_signal() function is safe to be called
1136          * from IRQ context.
1137          */
1138         if (iocb->ki_eventfd != NULL)
1139                 eventfd_signal(iocb->ki_eventfd, 1);
1140
1141         /* everything turned out well, dispose of the aiocb. */
1142         kiocb_free(iocb);
1143
1144         /*
1145          * We have to order our ring_info tail store above and test
1146          * of the wait list below outside the wait lock.  This is
1147          * like in wake_up_bit() where clearing a bit has to be
1148          * ordered with the unlocked test.
1149          */
1150         smp_mb();
1151
1152         if (waitqueue_active(&ctx->wait))
1153                 wake_up(&ctx->wait);
1154
1155         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1156 }
1157
1158 /* aio_read_events_ring
1159  *      Pull an event off of the ioctx's event ring.  Returns the number of
1160  *      events fetched
1161  */
1162 static long aio_read_events_ring(struct kioctx *ctx,
1163                                  struct io_event __user *event, long nr)
1164 {
1165         struct aio_ring *ring;
1166         unsigned head, tail, pos;
1167         long ret = 0;
1168         int copy_ret;
1169
1170         /*
1171          * The mutex can block and wake us up and that will cause
1172          * wait_event_interruptible_hrtimeout() to schedule without sleeping
1173          * and repeat. This should be rare enough that it doesn't cause
1174          * peformance issues. See the comment in read_events() for more detail.
1175          */
1176         sched_annotate_sleep();
1177         mutex_lock(&ctx->ring_lock);
1178
1179         /* Access to ->ring_pages here is protected by ctx->ring_lock. */
1180         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1181         head = ring->head;
1182         tail = ring->tail;
1183         kunmap_atomic(ring);
1184
1185         /*
1186          * Ensure that once we've read the current tail pointer, that
1187          * we also see the events that were stored up to the tail.
1188          */
1189         smp_rmb();
1190
1191         pr_debug("h%u t%u m%u\n", head, tail, ctx->nr_events);
1192
1193         if (head == tail)
1194                 goto out;
1195
1196         head %= ctx->nr_events;
1197         tail %= ctx->nr_events;
1198
1199         while (ret < nr) {
1200                 long avail;
1201                 struct io_event *ev;
1202                 struct page *page;
1203
1204                 avail = (head <= tail ?  tail : ctx->nr_events) - head;
1205                 if (head == tail)
1206                         break;
1207
1208                 avail = min(avail, nr - ret);
1209                 avail = min_t(long, avail, AIO_EVENTS_PER_PAGE -
1210                             ((head + AIO_EVENTS_OFFSET) % AIO_EVENTS_PER_PAGE));
1211
1212                 pos = head + AIO_EVENTS_OFFSET;
1213                 page = ctx->ring_pages[pos / AIO_EVENTS_PER_PAGE];
1214                 pos %= AIO_EVENTS_PER_PAGE;
1215
1216                 ev = kmap(page);
1217                 copy_ret = copy_to_user(event + ret, ev + pos,
1218                                         sizeof(*ev) * avail);
1219                 kunmap(page);
1220
1221                 if (unlikely(copy_ret)) {
1222                         ret = -EFAULT;
1223                         goto out;
1224                 }
1225
1226                 ret += avail;
1227                 head += avail;
1228                 head %= ctx->nr_events;
1229         }
1230
1231         ring = kmap_atomic(ctx->ring_pages[0]);
1232         ring->head = head;
1233         kunmap_atomic(ring);
1234         flush_dcache_page(ctx->ring_pages[0]);
1235
1236         pr_debug("%li  h%u t%u\n", ret, head, tail);
1237 out:
1238         mutex_unlock(&ctx->ring_lock);
1239
1240         return ret;
1241 }
1242
1243 static bool aio_read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1244                             struct io_event __user *event, long *i)
1245 {
1246         long ret = aio_read_events_ring(ctx, event + *i, nr - *i);
1247
1248         if (ret > 0)
1249                 *i += ret;
1250
1251         if (unlikely(atomic_read(&ctx->dead)))
1252                 ret = -EINVAL;
1253
1254         if (!*i)
1255                 *i = ret;
1256
1257         return ret < 0 || *i >= min_nr;
1258 }
1259
1260 static long read_events(struct kioctx *ctx, long min_nr, long nr,
1261                         struct io_event __user *event,
1262                         struct timespec __user *timeout)
1263 {
1264         ktime_t until = { .tv64 = KTIME_MAX };
1265         long ret = 0;
1266
1267         if (timeout) {
1268                 struct timespec ts;
1269
1270                 if (unlikely(copy_from_user(&ts, timeout, sizeof(ts))))
1271                         return -EFAULT;
1272
1273                 until = timespec_to_ktime(ts);
1274         }
1275
1276         /*
1277          * Note that aio_read_events() is being called as the conditional - i.e.
1278          * we're calling it after prepare_to_wait() has set task state to
1279          * TASK_INTERRUPTIBLE.
1280          *
1281          * But aio_read_events() can block, and if it blocks it's going to flip
1282          * the task state back to TASK_RUNNING.
1283          *
1284          * This should be ok, provided it doesn't flip the state back to
1285          * TASK_RUNNING and return 0 too much - that causes us to spin. That
1286          * will only happen if the mutex_lock() call blocks, and we then find
1287          * the ringbuffer empty. So in practice we should be ok, but it's
1288          * something to be aware of when touching this code.
1289          */
1290         if (until.tv64 == 0)
1291                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret);
1292         else
1293                 wait_event_interruptible_hrtimeout(ctx->wait,
1294                                 aio_read_events(ctx, min_nr, nr, event, &ret),
1295                                 until);
1296
1297         if (!ret && signal_pending(current))
1298                 ret = -EINTR;
1299
1300         return ret;
1301 }
1302
1303 /* sys_io_setup:
1304  *      Create an aio_context capable of receiving at least nr_events.
1305  *      ctxp must not point to an aio_context that already exists, and
1306  *      must be initialized to 0 prior to the call.  On successful
1307  *      creation of the aio_context, *ctxp is filled in with the resulting
1308  *      handle.  May fail with -EINVAL if *ctxp is not initialized,
1309  *      if the specified nr_events exceeds internal limits.  May fail
1310  *      with -EAGAIN if the specified nr_events exceeds the user's limit
1311  *      of available events.  May fail with -ENOMEM if insufficient kernel
1312  *      resources are available.  May fail with -EFAULT if an invalid
1313  *      pointer is passed for ctxp.  Will fail with -ENOSYS if not
1314  *      implemented.
1315  */
1316 SYSCALL_DEFINE2(io_setup, unsigned, nr_events, aio_context_t __user *, ctxp)
1317 {
1318         struct kioctx *ioctx = NULL;
1319         unsigned long ctx;
1320         long ret;
1321
1322         ret = get_user(ctx, ctxp);
1323         if (unlikely(ret))
1324                 goto out;
1325
1326         ret = -EINVAL;
1327         if (unlikely(ctx || nr_events == 0)) {
1328                 pr_debug("EINVAL: ctx %lu nr_events %u\n",
1329                          ctx, nr_events);
1330                 goto out;
1331         }
1332
1333         ioctx = ioctx_alloc(nr_events);
1334         ret = PTR_ERR(ioctx);
1335         if (!IS_ERR(ioctx)) {
1336                 ret = put_user(ioctx->user_id, ctxp);
1337                 if (ret)
1338                         kill_ioctx(current->mm, ioctx, NULL);
1339                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1340         }
1341
1342 out:
1343         return ret;
1344 }
1345
1346 /* sys_io_destroy:
1347  *      Destroy the aio_context specified.  May cancel any outstanding
1348  *      AIOs and block on completion.  Will fail with -ENOSYS if not
1349  *      implemented.  May fail with -EINVAL if the context pointed to
1350  *      is invalid.
1351  */
1352 SYSCALL_DEFINE1(io_destroy, aio_context_t, ctx)
1353 {
1354         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx);
1355         if (likely(NULL != ioctx)) {
1356                 struct ctx_rq_wait wait;
1357                 int ret;
1358
1359                 init_completion(&wait.comp);
1360                 atomic_set(&wait.count, 1);
1361
1362                 /* Pass requests_done to kill_ioctx() where it can be set
1363                  * in a thread-safe way. If we try to set it here then we have
1364                  * a race condition if two io_destroy() called simultaneously.
1365                  */
1366                 ret = kill_ioctx(current->mm, ioctx, &wait);
1367                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1368
1369                 /* Wait until all IO for the context are done. Otherwise kernel
1370                  * keep using user-space buffers even if user thinks the context
1371                  * is destroyed.
1372                  */
1373                 if (!ret)
1374                         wait_for_completion(&wait.comp);
1375
1376                 return ret;
1377         }
1378         pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1379         return -EINVAL;
1380 }
1381
1382 typedef ssize_t (rw_iter_op)(struct kiocb *, struct iov_iter *);
1383
1384 static int aio_setup_vectored_rw(int rw, char __user *buf, size_t len,
1385                                  struct iovec **iovec,
1386                                  bool compat,
1387                                  struct iov_iter *iter)
1388 {
1389 #ifdef CONFIG_COMPAT
1390         if (compat)
1391                 return compat_import_iovec(rw,
1392                                 (struct compat_iovec __user *)buf,
1393                                 len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1394 #endif
1395         return import_iovec(rw, (struct iovec __user *)buf,
1396                                 len, UIO_FASTIOV, iovec, iter);
1397 }
1398
1399 /*
1400  * aio_run_iocb:
1401  *      Performs the initial checks and io submission.
1402  */
1403 static ssize_t aio_run_iocb(struct kiocb *req, unsigned opcode,
1404                             char __user *buf, size_t len, bool compat)
1405 {
1406         struct file *file = req->ki_filp;
1407         ssize_t ret;
1408         int rw;
1409         fmode_t mode;
1410         rw_iter_op *iter_op;
1411         struct iovec inline_vecs[UIO_FASTIOV], *iovec = inline_vecs;
1412         struct iov_iter iter;
1413
1414         switch (opcode) {
1415         case IOCB_CMD_PREAD:
1416         case IOCB_CMD_PREADV:
1417                 mode    = FMODE_READ;
1418                 rw      = READ;
1419                 iter_op = file->f_op->read_iter;
1420                 goto rw_common;
1421
1422         case IOCB_CMD_PWRITE:
1423         case IOCB_CMD_PWRITEV:
1424                 mode    = FMODE_WRITE;
1425                 rw      = WRITE;
1426                 iter_op = file->f_op->write_iter;
1427                 goto rw_common;
1428 rw_common:
1429                 if (unlikely(!(file->f_mode & mode)))
1430                         return -EBADF;
1431
1432                 if (!iter_op)
1433                         return -EINVAL;
1434
1435                 if (opcode == IOCB_CMD_PREADV || opcode == IOCB_CMD_PWRITEV)
1436                         ret = aio_setup_vectored_rw(rw, buf, len,
1437                                                 &iovec, compat, &iter);
1438                 else {
1439                         ret = import_single_range(rw, buf, len, iovec, &iter);
1440                         iovec = NULL;
1441                 }
1442                 if (!ret)
1443                         ret = rw_verify_area(rw, file, &req->ki_pos,
1444                                              iov_iter_count(&iter));
1445                 if (ret < 0) {
1446                         kfree(iovec);
1447                         return ret;
1448                 }
1449
1450                 len = ret;
1451
1452                 if (rw == WRITE)
1453                         file_start_write(file);
1454
1455                 ret = iter_op(req, &iter);
1456
1457                 if (rw == WRITE)
1458                         file_end_write(file);
1459                 kfree(iovec);
1460                 break;
1461
1462         case IOCB_CMD_FDSYNC:
1463                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1464                         return -EINVAL;
1465
1466                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 1);
1467                 break;
1468
1469         case IOCB_CMD_FSYNC:
1470                 if (!file->f_op->aio_fsync)
1471                         return -EINVAL;
1472
1473                 ret = file->f_op->aio_fsync(req, 0);
1474                 break;
1475
1476         default:
1477                 pr_debug("EINVAL: no operation provided\n");
1478                 return -EINVAL;
1479         }
1480
1481         if (ret != -EIOCBQUEUED) {
1482                 /*
1483                  * There's no easy way to restart the syscall since other AIO's
1484                  * may be already running. Just fail this IO with EINTR.
1485                  */
1486                 if (unlikely(ret == -ERESTARTSYS || ret == -ERESTARTNOINTR ||
1487                              ret == -ERESTARTNOHAND ||
1488                              ret == -ERESTART_RESTARTBLOCK))
1489                         ret = -EINTR;
1490                 aio_complete(req, ret, 0);
1491         }
1492
1493         return 0;
1494 }
1495
1496 static int io_submit_one(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *user_iocb,
1497                          struct iocb *iocb, bool compat)
1498 {
1499         struct aio_kiocb *req;
1500         ssize_t ret;
1501
1502         /* enforce forwards compatibility on users */
1503         if (unlikely(iocb->aio_reserved1 || iocb->aio_reserved2)) {
1504                 pr_debug("EINVAL: reserve field set\n");
1505                 return -EINVAL;
1506         }
1507
1508         /* prevent overflows */
1509         if (unlikely(
1510             (iocb->aio_buf != (unsigned long)iocb->aio_buf) ||
1511             (iocb->aio_nbytes != (size_t)iocb->aio_nbytes) ||
1512             ((ssize_t)iocb->aio_nbytes < 0)
1513            )) {
1514                 pr_debug("EINVAL: overflow check\n");
1515                 return -EINVAL;
1516         }
1517
1518         req = aio_get_req(ctx);
1519         if (unlikely(!req))
1520                 return -EAGAIN;
1521
1522         req->common.ki_filp = fget(iocb->aio_fildes);
1523         if (unlikely(!req->common.ki_filp)) {
1524                 ret = -EBADF;
1525                 goto out_put_req;
1526         }
1527         req->common.ki_pos = iocb->aio_offset;
1528         req->common.ki_complete = aio_complete;
1529         req->common.ki_flags = iocb_flags(req->common.ki_filp);
1530
1531         if (iocb->aio_flags & IOCB_FLAG_RESFD) {
1532                 /*
1533                  * If the IOCB_FLAG_RESFD flag of aio_flags is set, get an
1534                  * instance of the file* now. The file descriptor must be
1535                  * an eventfd() fd, and will be signaled for each completed
1536                  * event using the eventfd_signal() function.
1537                  */
1538                 req->ki_eventfd = eventfd_ctx_fdget((int) iocb->aio_resfd);
1539                 if (IS_ERR(req->ki_eventfd)) {
1540                         ret = PTR_ERR(req->ki_eventfd);
1541                         req->ki_eventfd = NULL;
1542                         goto out_put_req;
1543                 }
1544
1545                 req->common.ki_flags |= IOCB_EVENTFD;
1546         }
1547
1548         ret = put_user(KIOCB_KEY, &user_iocb->aio_key);
1549         if (unlikely(ret)) {
1550                 pr_debug("EFAULT: aio_key\n");
1551                 goto out_put_req;
1552         }
1553
1554         req->ki_user_iocb = user_iocb;
1555         req->ki_user_data = iocb->aio_data;
1556
1557         ret = aio_run_iocb(&req->common, iocb->aio_lio_opcode,
1558                            (char __user *)(unsigned long)iocb->aio_buf,
1559                            iocb->aio_nbytes,
1560                            compat);
1561         if (ret)
1562                 goto out_put_req;
1563
1564         return 0;
1565 out_put_req:
1566         put_reqs_available(ctx, 1);
1567         percpu_ref_put(&ctx->reqs);
1568         kiocb_free(req);
1569         return ret;
1570 }
1571
1572 long do_io_submit(aio_context_t ctx_id, long nr,
1573                   struct iocb __user *__user *iocbpp, bool compat)
1574 {
1575         struct kioctx *ctx;
1576         long ret = 0;
1577         int i = 0;
1578         struct blk_plug plug;
1579
1580         if (unlikely(nr < 0))
1581                 return -EINVAL;
1582
1583         if (unlikely(nr > LONG_MAX/sizeof(*iocbpp)))
1584                 nr = LONG_MAX/sizeof(*iocbpp);
1585
1586         if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, iocbpp, (nr*sizeof(*iocbpp)))))
1587                 return -EFAULT;
1588
1589         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1590         if (unlikely(!ctx)) {
1591                 pr_debug("EINVAL: invalid context id\n");
1592                 return -EINVAL;
1593         }
1594
1595         blk_start_plug(&plug);
1596
1597         /*
1598          * AKPM: should this return a partial result if some of the IOs were
1599          * successfully submitted?
1600          */
1601         for (i=0; i<nr; i++) {
1602                 struct iocb __user *user_iocb;
1603                 struct iocb tmp;
1604
1605                 if (unlikely(__get_user(user_iocb, iocbpp + i))) {
1606                         ret = -EFAULT;
1607                         break;
1608                 }
1609
1610                 if (unlikely(copy_from_user(&tmp, user_iocb, sizeof(tmp)))) {
1611                         ret = -EFAULT;
1612                         break;
1613                 }
1614
1615                 ret = io_submit_one(ctx, user_iocb, &tmp, compat);
1616                 if (ret)
1617                         break;
1618         }
1619         blk_finish_plug(&plug);
1620
1621         percpu_ref_put(&ctx->users);
1622         return i ? i : ret;
1623 }
1624
1625 /* sys_io_submit:
1626  *      Queue the nr iocbs pointed to by iocbpp for processing.  Returns
1627  *      the number of iocbs queued.  May return -EINVAL if the aio_context
1628  *      specified by ctx_id is invalid, if nr is < 0, if the iocb at
1629  *      *iocbpp[0] is not properly initialized, if the operation specified
1630  *      is invalid for the file descriptor in the iocb.  May fail with
1631  *      -EFAULT if any of the data structures point to invalid data.  May
1632  *      fail with -EBADF if the file descriptor specified in the first
1633  *      iocb is invalid.  May fail with -EAGAIN if insufficient resources
1634  *      are available to queue any iocbs.  Will return 0 if nr is 0.  Will
1635  *      fail with -ENOSYS if not implemented.
1636  */
1637 SYSCALL_DEFINE3(io_submit, aio_context_t, ctx_id, long, nr,
1638                 struct iocb __user * __user *, iocbpp)
1639 {
1640         return do_io_submit(ctx_id, nr, iocbpp, 0);
1641 }
1642
1643 /* lookup_kiocb
1644  *      Finds a given iocb for cancellation.
1645  */
1646 static struct aio_kiocb *
1647 lookup_kiocb(struct kioctx *ctx, struct iocb __user *iocb, u32 key)
1648 {
1649         struct aio_kiocb *kiocb;
1650
1651         assert_spin_locked(&ctx->ctx_lock);
1652
1653         if (key != KIOCB_KEY)
1654                 return NULL;
1655
1656         /* TODO: use a hash or array, this sucks. */
1657         list_for_each_entry(kiocb, &ctx->active_reqs, ki_list) {
1658                 if (kiocb->ki_user_iocb == iocb)
1659                         return kiocb;
1660         }
1661         return NULL;
1662 }
1663
1664 /* sys_io_cancel:
1665  *      Attempts to cancel an iocb previously passed to io_submit.  If
1666  *      the operation is successfully cancelled, the resulting event is
1667  *      copied into the memory pointed to by result without being placed
1668  *      into the completion queue and 0 is returned.  May fail with
1669  *      -EFAULT if any of the data structures pointed to are invalid.
1670  *      May fail with -EINVAL if aio_context specified by ctx_id is
1671  *      invalid.  May fail with -EAGAIN if the iocb specified was not
1672  *      cancelled.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1673  */
1674 SYSCALL_DEFINE3(io_cancel, aio_context_t, ctx_id, struct iocb __user *, iocb,
1675                 struct io_event __user *, result)
1676 {
1677         struct kioctx *ctx;
1678         struct aio_kiocb *kiocb;
1679         u32 key;
1680         int ret;
1681
1682         ret = get_user(key, &iocb->aio_key);
1683         if (unlikely(ret))
1684                 return -EFAULT;
1685
1686         ctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1687         if (unlikely(!ctx))
1688                 return -EINVAL;
1689
1690         spin_lock_irq(&ctx->ctx_lock);
1691
1692         kiocb = lookup_kiocb(ctx, iocb, key);
1693         if (kiocb)
1694                 ret = kiocb_cancel(kiocb);
1695         else
1696                 ret = -EINVAL;
1697
1698         spin_unlock_irq(&ctx->ctx_lock);
1699
1700         if (!ret) {
1701                 /*
1702                  * The result argument is no longer used - the io_event is
1703                  * always delivered via the ring buffer. -EINPROGRESS indicates
1704                  * cancellation is progress:
1705                  */
1706                 ret = -EINPROGRESS;
1707         }
1708
1709         percpu_ref_put(&ctx->users);
1710
1711         return ret;
1712 }
1713
1714 /* io_getevents:
1715  *      Attempts to read at least min_nr events and up to nr events from
1716  *      the completion queue for the aio_context specified by ctx_id. If
1717  *      it succeeds, the number of read events is returned. May fail with
1718  *      -EINVAL if ctx_id is invalid, if min_nr is out of range, if nr is
1719  *      out of range, if timeout is out of range.  May fail with -EFAULT
1720  *      if any of the memory specified is invalid.  May return 0 or
1721  *      < min_nr if the timeout specified by timeout has elapsed
1722  *      before sufficient events are available, where timeout == NULL
1723  *      specifies an infinite timeout. Note that the timeout pointed to by
1724  *      timeout is relative.  Will fail with -ENOSYS if not implemented.
1725  */
1726 SYSCALL_DEFINE5(io_getevents, aio_context_t, ctx_id,
1727                 long, min_nr,
1728                 long, nr,
1729                 struct io_event __user *, events,
1730                 struct timespec __user *, timeout)
1731 {
1732         struct kioctx *ioctx = lookup_ioctx(ctx_id);
1733         long ret = -EINVAL;
1734
1735         if (likely(ioctx)) {
1736                 if (likely(min_nr <= nr && min_nr >= 0))
1737                         ret = read_events(ioctx, min_nr, nr, events, timeout);
1738                 percpu_ref_put(&ioctx->users);
1739         }
1740         return ret;
1741 }