Merge tag 'icc-6.7-rc5' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/djakov/icc...
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / futex / core.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  *  Fast Userspace Mutexes (which I call "Futexes!").
4  *  (C) Rusty Russell, IBM 2002
5  *
6  *  Generalized futexes, futex requeueing, misc fixes by Ingo Molnar
7  *  (C) Copyright 2003 Red Hat Inc, All Rights Reserved
8  *
9  *  Removed page pinning, fix privately mapped COW pages and other cleanups
10  *  (C) Copyright 2003, 2004 Jamie Lokier
11  *
12  *  Robust futex support started by Ingo Molnar
13  *  (C) Copyright 2006 Red Hat Inc, All Rights Reserved
14  *  Thanks to Thomas Gleixner for suggestions, analysis and fixes.
15  *
16  *  PI-futex support started by Ingo Molnar and Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2006 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
18  *  Copyright (C) 2006 Timesys Corp., Thomas Gleixner <tglx@timesys.com>
19  *
20  *  PRIVATE futexes by Eric Dumazet
21  *  Copyright (C) 2007 Eric Dumazet <dada1@cosmosbay.com>
22  *
23  *  Requeue-PI support by Darren Hart <dvhltc@us.ibm.com>
24  *  Copyright (C) IBM Corporation, 2009
25  *  Thanks to Thomas Gleixner for conceptual design and careful reviews.
26  *
27  *  Thanks to Ben LaHaise for yelling "hashed waitqueues" loudly
28  *  enough at me, Linus for the original (flawed) idea, Matthew
29  *  Kirkwood for proof-of-concept implementation.
30  *
31  *  "The futexes are also cursed."
32  *  "But they come in a choice of three flavours!"
33  */
34 #include <linux/compat.h>
35 #include <linux/jhash.h>
36 #include <linux/pagemap.h>
37 #include <linux/memblock.h>
38 #include <linux/fault-inject.h>
39 #include <linux/slab.h>
40
41 #include "futex.h"
42 #include "../locking/rtmutex_common.h"
43
44 /*
45  * The base of the bucket array and its size are always used together
46  * (after initialization only in futex_hash()), so ensure that they
47  * reside in the same cacheline.
48  */
49 static struct {
50         struct futex_hash_bucket *queues;
51         unsigned long            hashsize;
52 } __futex_data __read_mostly __aligned(2*sizeof(long));
53 #define futex_queues   (__futex_data.queues)
54 #define futex_hashsize (__futex_data.hashsize)
55
56
57 /*
58  * Fault injections for futexes.
59  */
60 #ifdef CONFIG_FAIL_FUTEX
61
62 static struct {
63         struct fault_attr attr;
64
65         bool ignore_private;
66 } fail_futex = {
67         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
68         .ignore_private = false,
69 };
70
71 static int __init setup_fail_futex(char *str)
72 {
73         return setup_fault_attr(&fail_futex.attr, str);
74 }
75 __setup("fail_futex=", setup_fail_futex);
76
77 bool should_fail_futex(bool fshared)
78 {
79         if (fail_futex.ignore_private && !fshared)
80                 return false;
81
82         return should_fail(&fail_futex.attr, 1);
83 }
84
85 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
86
87 static int __init fail_futex_debugfs(void)
88 {
89         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
90         struct dentry *dir;
91
92         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_futex", NULL,
93                                         &fail_futex.attr);
94         if (IS_ERR(dir))
95                 return PTR_ERR(dir);
96
97         debugfs_create_bool("ignore-private", mode, dir,
98                             &fail_futex.ignore_private);
99         return 0;
100 }
101
102 late_initcall(fail_futex_debugfs);
103
104 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
105
106 #endif /* CONFIG_FAIL_FUTEX */
107
108 /**
109  * futex_hash - Return the hash bucket in the global hash
110  * @key:        Pointer to the futex key for which the hash is calculated
111  *
112  * We hash on the keys returned from get_futex_key (see below) and return the
113  * corresponding hash bucket in the global hash.
114  */
115 struct futex_hash_bucket *futex_hash(union futex_key *key)
116 {
117         u32 hash = jhash2((u32 *)key, offsetof(typeof(*key), both.offset) / 4,
118                           key->both.offset);
119
120         return &futex_queues[hash & (futex_hashsize - 1)];
121 }
122
123
124 /**
125  * futex_setup_timer - set up the sleeping hrtimer.
126  * @time:       ptr to the given timeout value
127  * @timeout:    the hrtimer_sleeper structure to be set up
128  * @flags:      futex flags
129  * @range_ns:   optional range in ns
130  *
131  * Return: Initialized hrtimer_sleeper structure or NULL if no timeout
132  *         value given
133  */
134 struct hrtimer_sleeper *
135 futex_setup_timer(ktime_t *time, struct hrtimer_sleeper *timeout,
136                   int flags, u64 range_ns)
137 {
138         if (!time)
139                 return NULL;
140
141         hrtimer_init_sleeper_on_stack(timeout, (flags & FLAGS_CLOCKRT) ?
142                                       CLOCK_REALTIME : CLOCK_MONOTONIC,
143                                       HRTIMER_MODE_ABS);
144         /*
145          * If range_ns is 0, calling hrtimer_set_expires_range_ns() is
146          * effectively the same as calling hrtimer_set_expires().
147          */
148         hrtimer_set_expires_range_ns(&timeout->timer, *time, range_ns);
149
150         return timeout;
151 }
152
153 /*
154  * Generate a machine wide unique identifier for this inode.
155  *
156  * This relies on u64 not wrapping in the life-time of the machine; which with
157  * 1ns resolution means almost 585 years.
158  *
159  * This further relies on the fact that a well formed program will not unmap
160  * the file while it has a (shared) futex waiting on it. This mapping will have
161  * a file reference which pins the mount and inode.
162  *
163  * If for some reason an inode gets evicted and read back in again, it will get
164  * a new sequence number and will _NOT_ match, even though it is the exact same
165  * file.
166  *
167  * It is important that futex_match() will never have a false-positive, esp.
168  * for PI futexes that can mess up the state. The above argues that false-negatives
169  * are only possible for malformed programs.
170  */
171 static u64 get_inode_sequence_number(struct inode *inode)
172 {
173         static atomic64_t i_seq;
174         u64 old;
175
176         /* Does the inode already have a sequence number? */
177         old = atomic64_read(&inode->i_sequence);
178         if (likely(old))
179                 return old;
180
181         for (;;) {
182                 u64 new = atomic64_add_return(1, &i_seq);
183                 if (WARN_ON_ONCE(!new))
184                         continue;
185
186                 old = atomic64_cmpxchg_relaxed(&inode->i_sequence, 0, new);
187                 if (old)
188                         return old;
189                 return new;
190         }
191 }
192
193 /**
194  * get_futex_key() - Get parameters which are the keys for a futex
195  * @uaddr:      virtual address of the futex
196  * @flags:      FLAGS_*
197  * @key:        address where result is stored.
198  * @rw:         mapping needs to be read/write (values: FUTEX_READ,
199  *              FUTEX_WRITE)
200  *
201  * Return: a negative error code or 0
202  *
203  * The key words are stored in @key on success.
204  *
205  * For shared mappings (when @fshared), the key is:
206  *
207  *   ( inode->i_sequence, page->index, offset_within_page )
208  *
209  * [ also see get_inode_sequence_number() ]
210  *
211  * For private mappings (or when !@fshared), the key is:
212  *
213  *   ( current->mm, address, 0 )
214  *
215  * This allows (cross process, where applicable) identification of the futex
216  * without keeping the page pinned for the duration of the FUTEX_WAIT.
217  *
218  * lock_page() might sleep, the caller should not hold a spinlock.
219  */
220 int get_futex_key(u32 __user *uaddr, unsigned int flags, union futex_key *key,
221                   enum futex_access rw)
222 {
223         unsigned long address = (unsigned long)uaddr;
224         struct mm_struct *mm = current->mm;
225         struct page *page;
226         struct folio *folio;
227         struct address_space *mapping;
228         int err, ro = 0;
229         bool fshared;
230
231         fshared = flags & FLAGS_SHARED;
232
233         /*
234          * The futex address must be "naturally" aligned.
235          */
236         key->both.offset = address % PAGE_SIZE;
237         if (unlikely((address % sizeof(u32)) != 0))
238                 return -EINVAL;
239         address -= key->both.offset;
240
241         if (unlikely(!access_ok(uaddr, sizeof(u32))))
242                 return -EFAULT;
243
244         if (unlikely(should_fail_futex(fshared)))
245                 return -EFAULT;
246
247         /*
248          * PROCESS_PRIVATE futexes are fast.
249          * As the mm cannot disappear under us and the 'key' only needs
250          * virtual address, we dont even have to find the underlying vma.
251          * Note : We do have to check 'uaddr' is a valid user address,
252          *        but access_ok() should be faster than find_vma()
253          */
254         if (!fshared) {
255                 /*
256                  * On no-MMU, shared futexes are treated as private, therefore
257                  * we must not include the current process in the key. Since
258                  * there is only one address space, the address is a unique key
259                  * on its own.
260                  */
261                 if (IS_ENABLED(CONFIG_MMU))
262                         key->private.mm = mm;
263                 else
264                         key->private.mm = NULL;
265
266                 key->private.address = address;
267                 return 0;
268         }
269
270 again:
271         /* Ignore any VERIFY_READ mapping (futex common case) */
272         if (unlikely(should_fail_futex(true)))
273                 return -EFAULT;
274
275         err = get_user_pages_fast(address, 1, FOLL_WRITE, &page);
276         /*
277          * If write access is not required (eg. FUTEX_WAIT), try
278          * and get read-only access.
279          */
280         if (err == -EFAULT && rw == FUTEX_READ) {
281                 err = get_user_pages_fast(address, 1, 0, &page);
282                 ro = 1;
283         }
284         if (err < 0)
285                 return err;
286         else
287                 err = 0;
288
289         /*
290          * The treatment of mapping from this point on is critical. The folio
291          * lock protects many things but in this context the folio lock
292          * stabilizes mapping, prevents inode freeing in the shared
293          * file-backed region case and guards against movement to swap cache.
294          *
295          * Strictly speaking the folio lock is not needed in all cases being
296          * considered here and folio lock forces unnecessarily serialization.
297          * From this point on, mapping will be re-verified if necessary and
298          * folio lock will be acquired only if it is unavoidable
299          *
300          * Mapping checks require the folio so it is looked up now. For
301          * anonymous pages, it does not matter if the folio is split
302          * in the future as the key is based on the address. For
303          * filesystem-backed pages, the precise page is required as the
304          * index of the page determines the key.
305          */
306         folio = page_folio(page);
307         mapping = READ_ONCE(folio->mapping);
308
309         /*
310          * If folio->mapping is NULL, then it cannot be an anonymous
311          * page; but it might be the ZERO_PAGE or in the gate area or
312          * in a special mapping (all cases which we are happy to fail);
313          * or it may have been a good file page when get_user_pages_fast
314          * found it, but truncated or holepunched or subjected to
315          * invalidate_complete_page2 before we got the folio lock (also
316          * cases which we are happy to fail).  And we hold a reference,
317          * so refcount care in invalidate_inode_page's remove_mapping
318          * prevents drop_caches from setting mapping to NULL beneath us.
319          *
320          * The case we do have to guard against is when memory pressure made
321          * shmem_writepage move it from filecache to swapcache beneath us:
322          * an unlikely race, but we do need to retry for folio->mapping.
323          */
324         if (unlikely(!mapping)) {
325                 int shmem_swizzled;
326
327                 /*
328                  * Folio lock is required to identify which special case above
329                  * applies. If this is really a shmem page then the folio lock
330                  * will prevent unexpected transitions.
331                  */
332                 folio_lock(folio);
333                 shmem_swizzled = folio_test_swapcache(folio) || folio->mapping;
334                 folio_unlock(folio);
335                 folio_put(folio);
336
337                 if (shmem_swizzled)
338                         goto again;
339
340                 return -EFAULT;
341         }
342
343         /*
344          * Private mappings are handled in a simple way.
345          *
346          * If the futex key is stored in anonymous memory, then the associated
347          * object is the mm which is implicitly pinned by the calling process.
348          *
349          * NOTE: When userspace waits on a MAP_SHARED mapping, even if
350          * it's a read-only handle, it's expected that futexes attach to
351          * the object not the particular process.
352          */
353         if (folio_test_anon(folio)) {
354                 /*
355                  * A RO anonymous page will never change and thus doesn't make
356                  * sense for futex operations.
357                  */
358                 if (unlikely(should_fail_futex(true)) || ro) {
359                         err = -EFAULT;
360                         goto out;
361                 }
362
363                 key->both.offset |= FUT_OFF_MMSHARED; /* ref taken on mm */
364                 key->private.mm = mm;
365                 key->private.address = address;
366
367         } else {
368                 struct inode *inode;
369
370                 /*
371                  * The associated futex object in this case is the inode and
372                  * the folio->mapping must be traversed. Ordinarily this should
373                  * be stabilised under folio lock but it's not strictly
374                  * necessary in this case as we just want to pin the inode, not
375                  * update i_pages or anything like that.
376                  *
377                  * The RCU read lock is taken as the inode is finally freed
378                  * under RCU. If the mapping still matches expectations then the
379                  * mapping->host can be safely accessed as being a valid inode.
380                  */
381                 rcu_read_lock();
382
383                 if (READ_ONCE(folio->mapping) != mapping) {
384                         rcu_read_unlock();
385                         folio_put(folio);
386
387                         goto again;
388                 }
389
390                 inode = READ_ONCE(mapping->host);
391                 if (!inode) {
392                         rcu_read_unlock();
393                         folio_put(folio);
394
395                         goto again;
396                 }
397
398                 key->both.offset |= FUT_OFF_INODE; /* inode-based key */
399                 key->shared.i_seq = get_inode_sequence_number(inode);
400                 key->shared.pgoff = folio->index + folio_page_idx(folio, page);
401                 rcu_read_unlock();
402         }
403
404 out:
405         folio_put(folio);
406         return err;
407 }
408
409 /**
410  * fault_in_user_writeable() - Fault in user address and verify RW access
411  * @uaddr:      pointer to faulting user space address
412  *
413  * Slow path to fixup the fault we just took in the atomic write
414  * access to @uaddr.
415  *
416  * We have no generic implementation of a non-destructive write to the
417  * user address. We know that we faulted in the atomic pagefault
418  * disabled section so we can as well avoid the #PF overhead by
419  * calling get_user_pages() right away.
420  */
421 int fault_in_user_writeable(u32 __user *uaddr)
422 {
423         struct mm_struct *mm = current->mm;
424         int ret;
425
426         mmap_read_lock(mm);
427         ret = fixup_user_fault(mm, (unsigned long)uaddr,
428                                FAULT_FLAG_WRITE, NULL);
429         mmap_read_unlock(mm);
430
431         return ret < 0 ? ret : 0;
432 }
433
434 /**
435  * futex_top_waiter() - Return the highest priority waiter on a futex
436  * @hb:         the hash bucket the futex_q's reside in
437  * @key:        the futex key (to distinguish it from other futex futex_q's)
438  *
439  * Must be called with the hb lock held.
440  */
441 struct futex_q *futex_top_waiter(struct futex_hash_bucket *hb, union futex_key *key)
442 {
443         struct futex_q *this;
444
445         plist_for_each_entry(this, &hb->chain, list) {
446                 if (futex_match(&this->key, key))
447                         return this;
448         }
449         return NULL;
450 }
451
452 int futex_cmpxchg_value_locked(u32 *curval, u32 __user *uaddr, u32 uval, u32 newval)
453 {
454         int ret;
455
456         pagefault_disable();
457         ret = futex_atomic_cmpxchg_inatomic(curval, uaddr, uval, newval);
458         pagefault_enable();
459
460         return ret;
461 }
462
463 int futex_get_value_locked(u32 *dest, u32 __user *from)
464 {
465         int ret;
466
467         pagefault_disable();
468         ret = __get_user(*dest, from);
469         pagefault_enable();
470
471         return ret ? -EFAULT : 0;
472 }
473
474 /**
475  * wait_for_owner_exiting - Block until the owner has exited
476  * @ret: owner's current futex lock status
477  * @exiting:    Pointer to the exiting task
478  *
479  * Caller must hold a refcount on @exiting.
480  */
481 void wait_for_owner_exiting(int ret, struct task_struct *exiting)
482 {
483         if (ret != -EBUSY) {
484                 WARN_ON_ONCE(exiting);
485                 return;
486         }
487
488         if (WARN_ON_ONCE(ret == -EBUSY && !exiting))
489                 return;
490
491         mutex_lock(&exiting->futex_exit_mutex);
492         /*
493          * No point in doing state checking here. If the waiter got here
494          * while the task was in exec()->exec_futex_release() then it can
495          * have any FUTEX_STATE_* value when the waiter has acquired the
496          * mutex. OK, if running, EXITING or DEAD if it reached exit()
497          * already. Highly unlikely and not a problem. Just one more round
498          * through the futex maze.
499          */
500         mutex_unlock(&exiting->futex_exit_mutex);
501
502         put_task_struct(exiting);
503 }
504
505 /**
506  * __futex_unqueue() - Remove the futex_q from its futex_hash_bucket
507  * @q:  The futex_q to unqueue
508  *
509  * The q->lock_ptr must not be NULL and must be held by the caller.
510  */
511 void __futex_unqueue(struct futex_q *q)
512 {
513         struct futex_hash_bucket *hb;
514
515         if (WARN_ON_SMP(!q->lock_ptr) || WARN_ON(plist_node_empty(&q->list)))
516                 return;
517         lockdep_assert_held(q->lock_ptr);
518
519         hb = container_of(q->lock_ptr, struct futex_hash_bucket, lock);
520         plist_del(&q->list, &hb->chain);
521         futex_hb_waiters_dec(hb);
522 }
523
524 /* The key must be already stored in q->key. */
525 struct futex_hash_bucket *futex_q_lock(struct futex_q *q)
526         __acquires(&hb->lock)
527 {
528         struct futex_hash_bucket *hb;
529
530         hb = futex_hash(&q->key);
531
532         /*
533          * Increment the counter before taking the lock so that
534          * a potential waker won't miss a to-be-slept task that is
535          * waiting for the spinlock. This is safe as all futex_q_lock()
536          * users end up calling futex_queue(). Similarly, for housekeeping,
537          * decrement the counter at futex_q_unlock() when some error has
538          * occurred and we don't end up adding the task to the list.
539          */
540         futex_hb_waiters_inc(hb); /* implies smp_mb(); (A) */
541
542         q->lock_ptr = &hb->lock;
543
544         spin_lock(&hb->lock);
545         return hb;
546 }
547
548 void futex_q_unlock(struct futex_hash_bucket *hb)
549         __releases(&hb->lock)
550 {
551         spin_unlock(&hb->lock);
552         futex_hb_waiters_dec(hb);
553 }
554
555 void __futex_queue(struct futex_q *q, struct futex_hash_bucket *hb)
556 {
557         int prio;
558
559         /*
560          * The priority used to register this element is
561          * - either the real thread-priority for the real-time threads
562          * (i.e. threads with a priority lower than MAX_RT_PRIO)
563          * - or MAX_RT_PRIO for non-RT threads.
564          * Thus, all RT-threads are woken first in priority order, and
565          * the others are woken last, in FIFO order.
566          */
567         prio = min(current->normal_prio, MAX_RT_PRIO);
568
569         plist_node_init(&q->list, prio);
570         plist_add(&q->list, &hb->chain);
571         q->task = current;
572 }
573
574 /**
575  * futex_unqueue() - Remove the futex_q from its futex_hash_bucket
576  * @q:  The futex_q to unqueue
577  *
578  * The q->lock_ptr must not be held by the caller. A call to futex_unqueue() must
579  * be paired with exactly one earlier call to futex_queue().
580  *
581  * Return:
582  *  - 1 - if the futex_q was still queued (and we removed unqueued it);
583  *  - 0 - if the futex_q was already removed by the waking thread
584  */
585 int futex_unqueue(struct futex_q *q)
586 {
587         spinlock_t *lock_ptr;
588         int ret = 0;
589
590         /* In the common case we don't take the spinlock, which is nice. */
591 retry:
592         /*
593          * q->lock_ptr can change between this read and the following spin_lock.
594          * Use READ_ONCE to forbid the compiler from reloading q->lock_ptr and
595          * optimizing lock_ptr out of the logic below.
596          */
597         lock_ptr = READ_ONCE(q->lock_ptr);
598         if (lock_ptr != NULL) {
599                 spin_lock(lock_ptr);
600                 /*
601                  * q->lock_ptr can change between reading it and
602                  * spin_lock(), causing us to take the wrong lock.  This
603                  * corrects the race condition.
604                  *
605                  * Reasoning goes like this: if we have the wrong lock,
606                  * q->lock_ptr must have changed (maybe several times)
607                  * between reading it and the spin_lock().  It can
608                  * change again after the spin_lock() but only if it was
609                  * already changed before the spin_lock().  It cannot,
610                  * however, change back to the original value.  Therefore
611                  * we can detect whether we acquired the correct lock.
612                  */
613                 if (unlikely(lock_ptr != q->lock_ptr)) {
614                         spin_unlock(lock_ptr);
615                         goto retry;
616                 }
617                 __futex_unqueue(q);
618
619                 BUG_ON(q->pi_state);
620
621                 spin_unlock(lock_ptr);
622                 ret = 1;
623         }
624
625         return ret;
626 }
627
628 /*
629  * PI futexes can not be requeued and must remove themselves from the
630  * hash bucket. The hash bucket lock (i.e. lock_ptr) is held.
631  */
632 void futex_unqueue_pi(struct futex_q *q)
633 {
634         __futex_unqueue(q);
635
636         BUG_ON(!q->pi_state);
637         put_pi_state(q->pi_state);
638         q->pi_state = NULL;
639 }
640
641 /* Constants for the pending_op argument of handle_futex_death */
642 #define HANDLE_DEATH_PENDING    true
643 #define HANDLE_DEATH_LIST       false
644
645 /*
646  * Process a futex-list entry, check whether it's owned by the
647  * dying task, and do notification if so:
648  */
649 static int handle_futex_death(u32 __user *uaddr, struct task_struct *curr,
650                               bool pi, bool pending_op)
651 {
652         u32 uval, nval, mval;
653         pid_t owner;
654         int err;
655
656         /* Futex address must be 32bit aligned */
657         if ((((unsigned long)uaddr) % sizeof(*uaddr)) != 0)
658                 return -1;
659
660 retry:
661         if (get_user(uval, uaddr))
662                 return -1;
663
664         /*
665          * Special case for regular (non PI) futexes. The unlock path in
666          * user space has two race scenarios:
667          *
668          * 1. The unlock path releases the user space futex value and
669          *    before it can execute the futex() syscall to wake up
670          *    waiters it is killed.
671          *
672          * 2. A woken up waiter is killed before it can acquire the
673          *    futex in user space.
674          *
675          * In the second case, the wake up notification could be generated
676          * by the unlock path in user space after setting the futex value
677          * to zero or by the kernel after setting the OWNER_DIED bit below.
678          *
679          * In both cases the TID validation below prevents a wakeup of
680          * potential waiters which can cause these waiters to block
681          * forever.
682          *
683          * In both cases the following conditions are met:
684          *
685          *      1) task->robust_list->list_op_pending != NULL
686          *         @pending_op == true
687          *      2) The owner part of user space futex value == 0
688          *      3) Regular futex: @pi == false
689          *
690          * If these conditions are met, it is safe to attempt waking up a
691          * potential waiter without touching the user space futex value and
692          * trying to set the OWNER_DIED bit. If the futex value is zero,
693          * the rest of the user space mutex state is consistent, so a woken
694          * waiter will just take over the uncontended futex. Setting the
695          * OWNER_DIED bit would create inconsistent state and malfunction
696          * of the user space owner died handling. Otherwise, the OWNER_DIED
697          * bit is already set, and the woken waiter is expected to deal with
698          * this.
699          */
700         owner = uval & FUTEX_TID_MASK;
701
702         if (pending_op && !pi && !owner) {
703                 futex_wake(uaddr, FLAGS_SIZE_32 | FLAGS_SHARED, 1,
704                            FUTEX_BITSET_MATCH_ANY);
705                 return 0;
706         }
707
708         if (owner != task_pid_vnr(curr))
709                 return 0;
710
711         /*
712          * Ok, this dying thread is truly holding a futex
713          * of interest. Set the OWNER_DIED bit atomically
714          * via cmpxchg, and if the value had FUTEX_WAITERS
715          * set, wake up a waiter (if any). (We have to do a
716          * futex_wake() even if OWNER_DIED is already set -
717          * to handle the rare but possible case of recursive
718          * thread-death.) The rest of the cleanup is done in
719          * userspace.
720          */
721         mval = (uval & FUTEX_WAITERS) | FUTEX_OWNER_DIED;
722
723         /*
724          * We are not holding a lock here, but we want to have
725          * the pagefault_disable/enable() protection because
726          * we want to handle the fault gracefully. If the
727          * access fails we try to fault in the futex with R/W
728          * verification via get_user_pages. get_user() above
729          * does not guarantee R/W access. If that fails we
730          * give up and leave the futex locked.
731          */
732         if ((err = futex_cmpxchg_value_locked(&nval, uaddr, uval, mval))) {
733                 switch (err) {
734                 case -EFAULT:
735                         if (fault_in_user_writeable(uaddr))
736                                 return -1;
737                         goto retry;
738
739                 case -EAGAIN:
740                         cond_resched();
741                         goto retry;
742
743                 default:
744                         WARN_ON_ONCE(1);
745                         return err;
746                 }
747         }
748
749         if (nval != uval)
750                 goto retry;
751
752         /*
753          * Wake robust non-PI futexes here. The wakeup of
754          * PI futexes happens in exit_pi_state():
755          */
756         if (!pi && (uval & FUTEX_WAITERS)) {
757                 futex_wake(uaddr, FLAGS_SIZE_32 | FLAGS_SHARED, 1,
758                            FUTEX_BITSET_MATCH_ANY);
759         }
760
761         return 0;
762 }
763
764 /*
765  * Fetch a robust-list pointer. Bit 0 signals PI futexes:
766  */
767 static inline int fetch_robust_entry(struct robust_list __user **entry,
768                                      struct robust_list __user * __user *head,
769                                      unsigned int *pi)
770 {
771         unsigned long uentry;
772
773         if (get_user(uentry, (unsigned long __user *)head))
774                 return -EFAULT;
775
776         *entry = (void __user *)(uentry & ~1UL);
777         *pi = uentry & 1;
778
779         return 0;
780 }
781
782 /*
783  * Walk curr->robust_list (very carefully, it's a userspace list!)
784  * and mark any locks found there dead, and notify any waiters.
785  *
786  * We silently return on any sign of list-walking problem.
787  */
788 static void exit_robust_list(struct task_struct *curr)
789 {
790         struct robust_list_head __user *head = curr->robust_list;
791         struct robust_list __user *entry, *next_entry, *pending;
792         unsigned int limit = ROBUST_LIST_LIMIT, pi, pip;
793         unsigned int next_pi;
794         unsigned long futex_offset;
795         int rc;
796
797         /*
798          * Fetch the list head (which was registered earlier, via
799          * sys_set_robust_list()):
800          */
801         if (fetch_robust_entry(&entry, &head->list.next, &pi))
802                 return;
803         /*
804          * Fetch the relative futex offset:
805          */
806         if (get_user(futex_offset, &head->futex_offset))
807                 return;
808         /*
809          * Fetch any possibly pending lock-add first, and handle it
810          * if it exists:
811          */
812         if (fetch_robust_entry(&pending, &head->list_op_pending, &pip))
813                 return;
814
815         next_entry = NULL;      /* avoid warning with gcc */
816         while (entry != &head->list) {
817                 /*
818                  * Fetch the next entry in the list before calling
819                  * handle_futex_death:
820                  */
821                 rc = fetch_robust_entry(&next_entry, &entry->next, &next_pi);
822                 /*
823                  * A pending lock might already be on the list, so
824                  * don't process it twice:
825                  */
826                 if (entry != pending) {
827                         if (handle_futex_death((void __user *)entry + futex_offset,
828                                                 curr, pi, HANDLE_DEATH_LIST))
829                                 return;
830                 }
831                 if (rc)
832                         return;
833                 entry = next_entry;
834                 pi = next_pi;
835                 /*
836                  * Avoid excessively long or circular lists:
837                  */
838                 if (!--limit)
839                         break;
840
841                 cond_resched();
842         }
843
844         if (pending) {
845                 handle_futex_death((void __user *)pending + futex_offset,
846                                    curr, pip, HANDLE_DEATH_PENDING);
847         }
848 }
849
850 #ifdef CONFIG_COMPAT
851 static void __user *futex_uaddr(struct robust_list __user *entry,
852                                 compat_long_t futex_offset)
853 {
854         compat_uptr_t base = ptr_to_compat(entry);
855         void __user *uaddr = compat_ptr(base + futex_offset);
856
857         return uaddr;
858 }
859
860 /*
861  * Fetch a robust-list pointer. Bit 0 signals PI futexes:
862  */
863 static inline int
864 compat_fetch_robust_entry(compat_uptr_t *uentry, struct robust_list __user **entry,
865                    compat_uptr_t __user *head, unsigned int *pi)
866 {
867         if (get_user(*uentry, head))
868                 return -EFAULT;
869
870         *entry = compat_ptr((*uentry) & ~1);
871         *pi = (unsigned int)(*uentry) & 1;
872
873         return 0;
874 }
875
876 /*
877  * Walk curr->robust_list (very carefully, it's a userspace list!)
878  * and mark any locks found there dead, and notify any waiters.
879  *
880  * We silently return on any sign of list-walking problem.
881  */
882 static void compat_exit_robust_list(struct task_struct *curr)
883 {
884         struct compat_robust_list_head __user *head = curr->compat_robust_list;
885         struct robust_list __user *entry, *next_entry, *pending;
886         unsigned int limit = ROBUST_LIST_LIMIT, pi, pip;
887         unsigned int next_pi;
888         compat_uptr_t uentry, next_uentry, upending;
889         compat_long_t futex_offset;
890         int rc;
891
892         /*
893          * Fetch the list head (which was registered earlier, via
894          * sys_set_robust_list()):
895          */
896         if (compat_fetch_robust_entry(&uentry, &entry, &head->list.next, &pi))
897                 return;
898         /*
899          * Fetch the relative futex offset:
900          */
901         if (get_user(futex_offset, &head->futex_offset))
902                 return;
903         /*
904          * Fetch any possibly pending lock-add first, and handle it
905          * if it exists:
906          */
907         if (compat_fetch_robust_entry(&upending, &pending,
908                                &head->list_op_pending, &pip))
909                 return;
910
911         next_entry = NULL;      /* avoid warning with gcc */
912         while (entry != (struct robust_list __user *) &head->list) {
913                 /*
914                  * Fetch the next entry in the list before calling
915                  * handle_futex_death:
916                  */
917                 rc = compat_fetch_robust_entry(&next_uentry, &next_entry,
918                         (compat_uptr_t __user *)&entry->next, &next_pi);
919                 /*
920                  * A pending lock might already be on the list, so
921                  * dont process it twice:
922                  */
923                 if (entry != pending) {
924                         void __user *uaddr = futex_uaddr(entry, futex_offset);
925
926                         if (handle_futex_death(uaddr, curr, pi,
927                                                HANDLE_DEATH_LIST))
928                                 return;
929                 }
930                 if (rc)
931                         return;
932                 uentry = next_uentry;
933                 entry = next_entry;
934                 pi = next_pi;
935                 /*
936                  * Avoid excessively long or circular lists:
937                  */
938                 if (!--limit)
939                         break;
940
941                 cond_resched();
942         }
943         if (pending) {
944                 void __user *uaddr = futex_uaddr(pending, futex_offset);
945
946                 handle_futex_death(uaddr, curr, pip, HANDLE_DEATH_PENDING);
947         }
948 }
949 #endif
950
951 #ifdef CONFIG_FUTEX_PI
952
953 /*
954  * This task is holding PI mutexes at exit time => bad.
955  * Kernel cleans up PI-state, but userspace is likely hosed.
956  * (Robust-futex cleanup is separate and might save the day for userspace.)
957  */
958 static void exit_pi_state_list(struct task_struct *curr)
959 {
960         struct list_head *next, *head = &curr->pi_state_list;
961         struct futex_pi_state *pi_state;
962         struct futex_hash_bucket *hb;
963         union futex_key key = FUTEX_KEY_INIT;
964
965         /*
966          * We are a ZOMBIE and nobody can enqueue itself on
967          * pi_state_list anymore, but we have to be careful
968          * versus waiters unqueueing themselves:
969          */
970         raw_spin_lock_irq(&curr->pi_lock);
971         while (!list_empty(head)) {
972                 next = head->next;
973                 pi_state = list_entry(next, struct futex_pi_state, list);
974                 key = pi_state->key;
975                 hb = futex_hash(&key);
976
977                 /*
978                  * We can race against put_pi_state() removing itself from the
979                  * list (a waiter going away). put_pi_state() will first
980                  * decrement the reference count and then modify the list, so
981                  * its possible to see the list entry but fail this reference
982                  * acquire.
983                  *
984                  * In that case; drop the locks to let put_pi_state() make
985                  * progress and retry the loop.
986                  */
987                 if (!refcount_inc_not_zero(&pi_state->refcount)) {
988                         raw_spin_unlock_irq(&curr->pi_lock);
989                         cpu_relax();
990                         raw_spin_lock_irq(&curr->pi_lock);
991                         continue;
992                 }
993                 raw_spin_unlock_irq(&curr->pi_lock);
994
995                 spin_lock(&hb->lock);
996                 raw_spin_lock_irq(&pi_state->pi_mutex.wait_lock);
997                 raw_spin_lock(&curr->pi_lock);
998                 /*
999                  * We dropped the pi-lock, so re-check whether this
1000                  * task still owns the PI-state:
1001                  */
1002                 if (head->next != next) {
1003                         /* retain curr->pi_lock for the loop invariant */
1004                         raw_spin_unlock(&pi_state->pi_mutex.wait_lock);
1005                         spin_unlock(&hb->lock);
1006                         put_pi_state(pi_state);
1007                         continue;
1008                 }
1009
1010                 WARN_ON(pi_state->owner != curr);
1011                 WARN_ON(list_empty(&pi_state->list));
1012                 list_del_init(&pi_state->list);
1013                 pi_state->owner = NULL;
1014
1015                 raw_spin_unlock(&curr->pi_lock);
1016                 raw_spin_unlock_irq(&pi_state->pi_mutex.wait_lock);
1017                 spin_unlock(&hb->lock);
1018
1019                 rt_mutex_futex_unlock(&pi_state->pi_mutex);
1020                 put_pi_state(pi_state);
1021
1022                 raw_spin_lock_irq(&curr->pi_lock);
1023         }
1024         raw_spin_unlock_irq(&curr->pi_lock);
1025 }
1026 #else
1027 static inline void exit_pi_state_list(struct task_struct *curr) { }
1028 #endif
1029
1030 static void futex_cleanup(struct task_struct *tsk)
1031 {
1032         if (unlikely(tsk->robust_list)) {
1033                 exit_robust_list(tsk);
1034                 tsk->robust_list = NULL;
1035         }
1036
1037 #ifdef CONFIG_COMPAT
1038         if (unlikely(tsk->compat_robust_list)) {
1039                 compat_exit_robust_list(tsk);
1040                 tsk->compat_robust_list = NULL;
1041         }
1042 #endif
1043
1044         if (unlikely(!list_empty(&tsk->pi_state_list)))
1045                 exit_pi_state_list(tsk);
1046 }
1047
1048 /**
1049  * futex_exit_recursive - Set the tasks futex state to FUTEX_STATE_DEAD
1050  * @tsk:        task to set the state on
1051  *
1052  * Set the futex exit state of the task lockless. The futex waiter code
1053  * observes that state when a task is exiting and loops until the task has
1054  * actually finished the futex cleanup. The worst case for this is that the
1055  * waiter runs through the wait loop until the state becomes visible.
1056  *
1057  * This is called from the recursive fault handling path in make_task_dead().
1058  *
1059  * This is best effort. Either the futex exit code has run already or
1060  * not. If the OWNER_DIED bit has been set on the futex then the waiter can
1061  * take it over. If not, the problem is pushed back to user space. If the
1062  * futex exit code did not run yet, then an already queued waiter might
1063  * block forever, but there is nothing which can be done about that.
1064  */
1065 void futex_exit_recursive(struct task_struct *tsk)
1066 {
1067         /* If the state is FUTEX_STATE_EXITING then futex_exit_mutex is held */
1068         if (tsk->futex_state == FUTEX_STATE_EXITING)
1069                 mutex_unlock(&tsk->futex_exit_mutex);
1070         tsk->futex_state = FUTEX_STATE_DEAD;
1071 }
1072
1073 static void futex_cleanup_begin(struct task_struct *tsk)
1074 {
1075         /*
1076          * Prevent various race issues against a concurrent incoming waiter
1077          * including live locks by forcing the waiter to block on
1078          * tsk->futex_exit_mutex when it observes FUTEX_STATE_EXITING in
1079          * attach_to_pi_owner().
1080          */
1081         mutex_lock(&tsk->futex_exit_mutex);
1082
1083         /*
1084          * Switch the state to FUTEX_STATE_EXITING under tsk->pi_lock.
1085          *
1086          * This ensures that all subsequent checks of tsk->futex_state in
1087          * attach_to_pi_owner() must observe FUTEX_STATE_EXITING with
1088          * tsk->pi_lock held.
1089          *
1090          * It guarantees also that a pi_state which was queued right before
1091          * the state change under tsk->pi_lock by a concurrent waiter must
1092          * be observed in exit_pi_state_list().
1093          */
1094         raw_spin_lock_irq(&tsk->pi_lock);
1095         tsk->futex_state = FUTEX_STATE_EXITING;
1096         raw_spin_unlock_irq(&tsk->pi_lock);
1097 }
1098
1099 static void futex_cleanup_end(struct task_struct *tsk, int state)
1100 {
1101         /*
1102          * Lockless store. The only side effect is that an observer might
1103          * take another loop until it becomes visible.
1104          */
1105         tsk->futex_state = state;
1106         /*
1107          * Drop the exit protection. This unblocks waiters which observed
1108          * FUTEX_STATE_EXITING to reevaluate the state.
1109          */
1110         mutex_unlock(&tsk->futex_exit_mutex);
1111 }
1112
1113 void futex_exec_release(struct task_struct *tsk)
1114 {
1115         /*
1116          * The state handling is done for consistency, but in the case of
1117          * exec() there is no way to prevent further damage as the PID stays
1118          * the same. But for the unlikely and arguably buggy case that a
1119          * futex is held on exec(), this provides at least as much state
1120          * consistency protection which is possible.
1121          */
1122         futex_cleanup_begin(tsk);
1123         futex_cleanup(tsk);
1124         /*
1125          * Reset the state to FUTEX_STATE_OK. The task is alive and about
1126          * exec a new binary.
1127          */
1128         futex_cleanup_end(tsk, FUTEX_STATE_OK);
1129 }
1130
1131 void futex_exit_release(struct task_struct *tsk)
1132 {
1133         futex_cleanup_begin(tsk);
1134         futex_cleanup(tsk);
1135         futex_cleanup_end(tsk, FUTEX_STATE_DEAD);
1136 }
1137
1138 static int __init futex_init(void)
1139 {
1140         unsigned int futex_shift;
1141         unsigned long i;
1142
1143 #if CONFIG_BASE_SMALL
1144         futex_hashsize = 16;
1145 #else
1146         futex_hashsize = roundup_pow_of_two(256 * num_possible_cpus());
1147 #endif
1148
1149         futex_queues = alloc_large_system_hash("futex", sizeof(*futex_queues),
1150                                                futex_hashsize, 0, 0,
1151                                                &futex_shift, NULL,
1152                                                futex_hashsize, futex_hashsize);
1153         futex_hashsize = 1UL << futex_shift;
1154
1155         for (i = 0; i < futex_hashsize; i++) {
1156                 atomic_set(&futex_queues[i].waiters, 0);
1157                 plist_head_init(&futex_queues[i].chain);
1158                 spin_lock_init(&futex_queues[i].lock);
1159         }
1160
1161         return 0;
1162 }
1163 core_initcall(futex_init);