drivers/block/loop.c

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