]> Git Repo - J-linux.git/blob - kernel/futex/core.c
Merge tag 'vfs-6.13-rc7.fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/vfs/vfs
[J-linux.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 <[email protected]>
18  *  Copyright (C) 2006 Timesys Corp., Thomas Gleixner <[email protected]>
19  *
20  *  PRIVATE futexes by Eric Dumazet
21  *  Copyright (C) 2007 Eric Dumazet <[email protected]>
22  *
23  *  Requeue-PI support by Darren Hart <[email protected]>
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/debugfs.h>
38 #include <linux/plist.h>
39 #include <linux/memblock.h>
40 #include <linux/fault-inject.h>
41 #include <linux/slab.h>
42
43 #include "futex.h"
44 #include "../locking/rtmutex_common.h"
45
46 /*
47  * The base of the bucket array and its size are always used together
48  * (after initialization only in futex_hash()), so ensure that they
49  * reside in the same cacheline.
50  */
51 static struct {
52         struct futex_hash_bucket *queues;
53         unsigned long            hashsize;
54 } __futex_data __read_mostly __aligned(2*sizeof(long));
55 #define futex_queues   (__futex_data.queues)
56 #define futex_hashsize (__futex_data.hashsize)
57
58
59 /*
60  * Fault injections for futexes.
61  */
62 #ifdef CONFIG_FAIL_FUTEX
63
64 static struct {
65         struct fault_attr attr;
66
67         bool ignore_private;
68 } fail_futex = {
69         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
70         .ignore_private = false,
71 };
72
73 static int __init setup_fail_futex(char *str)
74 {
75         return setup_fault_attr(&fail_futex.attr, str);
76 }
77 __setup("fail_futex=", setup_fail_futex);
78
79 bool should_fail_futex(bool fshared)
80 {
81         if (fail_futex.ignore_private && !fshared)
82                 return false;
83
84         return should_fail(&fail_futex.attr, 1);
85 }
86
87 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
88
89 static int __init fail_futex_debugfs(void)
90 {
91         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
92         struct dentry *dir;
93
94         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_futex", NULL,
95                                         &fail_futex.attr);
96         if (IS_ERR(dir))
97                 return PTR_ERR(dir);
98
99         debugfs_create_bool("ignore-private", mode, dir,
100                             &fail_futex.ignore_private);
101         return 0;
102 }
103
104 late_initcall(fail_futex_debugfs);
105
106 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
107
108 #endif /* CONFIG_FAIL_FUTEX */
109
110 /**
111  * futex_hash - Return the hash bucket in the global hash
112  * @key:        Pointer to the futex key for which the hash is calculated
113  *
114  * We hash on the keys returned from get_futex_key (see below) and return the
115  * corresponding hash bucket in the global hash.
116  */
117 struct futex_hash_bucket *futex_hash(union futex_key *key)
118 {
119         u32 hash = jhash2((u32 *)key, offsetof(typeof(*key), both.offset) / 4,
120                           key->both.offset);
121
122         return &futex_queues[hash & (futex_hashsize - 1)];
123 }
124
125
126 /**
127  * futex_setup_timer - set up the sleeping hrtimer.
128  * @time:       ptr to the given timeout value
129  * @timeout:    the hrtimer_sleeper structure to be set up
130  * @flags:      futex flags
131  * @range_ns:   optional range in ns
132  *
133  * Return: Initialized hrtimer_sleeper structure or NULL if no timeout
134  *         value given
135  */
136 struct hrtimer_sleeper *
137 futex_setup_timer(ktime_t *time, struct hrtimer_sleeper *timeout,
138                   int flags, u64 range_ns)
139 {
140         if (!time)
141                 return NULL;
142
143         hrtimer_setup_sleeper_on_stack(timeout,
144                                        (flags & FLAGS_CLOCKRT) ? CLOCK_REALTIME : CLOCK_MONOTONIC,
145                                        HRTIMER_MODE_ABS);
146         /*
147          * If range_ns is 0, calling hrtimer_set_expires_range_ns() is
148          * effectively the same as calling hrtimer_set_expires().
149          */
150         hrtimer_set_expires_range_ns(&timeout->timer, *time, range_ns);
151
152         return timeout;
153 }
154
155 /*
156  * Generate a machine wide unique identifier for this inode.
157  *
158  * This relies on u64 not wrapping in the life-time of the machine; which with
159  * 1ns resolution means almost 585 years.
160  *
161  * This further relies on the fact that a well formed program will not unmap
162  * the file while it has a (shared) futex waiting on it. This mapping will have
163  * a file reference which pins the mount and inode.
164  *
165  * If for some reason an inode gets evicted and read back in again, it will get
166  * a new sequence number and will _NOT_ match, even though it is the exact same
167  * file.
168  *
169  * It is important that futex_match() will never have a false-positive, esp.
170  * for PI futexes that can mess up the state. The above argues that false-negatives
171  * are only possible for malformed programs.
172  */
173 static u64 get_inode_sequence_number(struct inode *inode)
174 {
175         static atomic64_t i_seq;
176         u64 old;
177
178         /* Does the inode already have a sequence number? */
179         old = atomic64_read(&inode->i_sequence);
180         if (likely(old))
181                 return old;
182
183         for (;;) {
184                 u64 new = atomic64_inc_return(&i_seq);
185                 if (WARN_ON_ONCE(!new))
186                         continue;
187
188                 old = 0;
189                 if (!atomic64_try_cmpxchg_relaxed(&inode->i_sequence, &old, new))
190                         return old;
191                 return new;
192         }
193 }
194
195 /**
196  * get_futex_key() - Get parameters which are the keys for a futex
197  * @uaddr:      virtual address of the futex
198  * @flags:      FLAGS_*
199  * @key:        address where result is stored.
200  * @rw:         mapping needs to be read/write (values: FUTEX_READ,
201  *              FUTEX_WRITE)
202  *
203  * Return: a negative error code or 0
204  *
205  * The key words are stored in @key on success.
206  *
207  * For shared mappings (when @fshared), the key is:
208  *
209  *   ( inode->i_sequence, page->index, offset_within_page )
210  *
211  * [ also see get_inode_sequence_number() ]
212  *
213  * For private mappings (or when !@fshared), the key is:
214  *
215  *   ( current->mm, address, 0 )
216  *
217  * This allows (cross process, where applicable) identification of the futex
218  * without keeping the page pinned for the duration of the FUTEX_WAIT.
219  *
220  * lock_page() might sleep, the caller should not hold a spinlock.
221  */
222 int get_futex_key(u32 __user *uaddr, unsigned int flags, union futex_key *key,
223                   enum futex_access rw)
224 {
225         unsigned long address = (unsigned long)uaddr;
226         struct mm_struct *mm = current->mm;
227         struct page *page;
228         struct folio *folio;
229         struct address_space *mapping;
230         int err, ro = 0;
231         bool fshared;
232
233         fshared = flags & FLAGS_SHARED;
234
235         /*
236          * The futex address must be "naturally" aligned.
237          */
238         key->both.offset = address % PAGE_SIZE;
239         if (unlikely((address % sizeof(u32)) != 0))
240                 return -EINVAL;
241         address -= key->both.offset;
242
243         if (unlikely(!access_ok(uaddr, sizeof(u32))))
244                 return -EFAULT;
245
246         if (unlikely(should_fail_futex(fshared)))
247                 return -EFAULT;
248
249         /*
250          * PROCESS_PRIVATE futexes are fast.
251          * As the mm cannot disappear under us and the 'key' only needs
252          * virtual address, we dont even have to find the underlying vma.
253          * Note : We do have to check 'uaddr' is a valid user address,
254          *        but access_ok() should be faster than find_vma()
255          */
256         if (!fshared) {
257                 /*
258                  * On no-MMU, shared futexes are treated as private, therefore
259                  * we must not include the current process in the key. Since
260                  * there is only one address space, the address is a unique key
261                  * on its own.
262                  */
263                 if (IS_ENABLED(CONFIG_MMU))
264                         key->private.mm = mm;
265                 else
266                         key->private.mm = NULL;
267
268                 key->private.address = address;
269                 return 0;
270         }
271
272 again:
273         /* Ignore any VERIFY_READ mapping (futex common case) */
274         if (unlikely(should_fail_futex(true)))
275                 return -EFAULT;
276
277         err = get_user_pages_fast(address, 1, FOLL_WRITE, &page);
278         /*
279          * If write access is not required (eg. FUTEX_WAIT), try
280          * and get read-only access.
281          */
282         if (err == -EFAULT && rw == FUTEX_READ) {
283                 err = get_user_pages_fast(address, 1, 0, &page);
284                 ro = 1;
285         }
286         if (err < 0)
287                 return err;
288         else
289                 err = 0;
290
291         /*
292          * The treatment of mapping from this point on is critical. The folio
293          * lock protects many things but in this context the folio lock
294          * stabilizes mapping, prevents inode freeing in the shared
295          * file-backed region case and guards against movement to swap cache.
296          *
297          * Strictly speaking the folio lock is not needed in all cases being
298          * considered here and folio lock forces unnecessarily serialization.
299          * From this point on, mapping will be re-verified if necessary and
300          * folio lock will be acquired only if it is unavoidable
301          *
302          * Mapping checks require the folio so it is looked up now. For
303          * anonymous pages, it does not matter if the folio is split
304          * in the future as the key is based on the address. For
305          * filesystem-backed pages, the precise page is required as the
306          * index of the page determines the key.
307          */
308         folio = page_folio(page);
309         mapping = READ_ONCE(folio->mapping);
310
311         /*
312          * If folio->mapping is NULL, then it cannot be an anonymous
313          * page; but it might be the ZERO_PAGE or in the gate area or
314          * in a special mapping (all cases which we are happy to fail);
315          * or it may have been a good file page when get_user_pages_fast
316          * found it, but truncated or holepunched or subjected to
317          * invalidate_complete_page2 before we got the folio lock (also
318          * cases which we are happy to fail).  And we hold a reference,
319          * so refcount care in invalidate_inode_page's remove_mapping
320          * prevents drop_caches from setting mapping to NULL beneath us.
321          *
322          * The case we do have to guard against is when memory pressure made
323          * shmem_writepage move it from filecache to swapcache beneath us:
324          * an unlikely race, but we do need to retry for folio->mapping.
325          */
326         if (unlikely(!mapping)) {
327                 int shmem_swizzled;
328
329                 /*
330                  * Folio lock is required to identify which special case above
331                  * applies. If this is really a shmem page then the folio lock
332                  * will prevent unexpected transitions.
333                  */
334                 folio_lock(folio);
335                 shmem_swizzled = folio_test_swapcache(folio) || folio->mapping;
336                 folio_unlock(folio);
337                 folio_put(folio);
338
339                 if (shmem_swizzled)
340                         goto again;
341
342                 return -EFAULT;
343         }
344
345         /*
346          * Private mappings are handled in a simple way.
347          *
348          * If the futex key is stored in anonymous memory, then the associated
349          * object is the mm which is implicitly pinned by the calling process.
350          *
351          * NOTE: When userspace waits on a MAP_SHARED mapping, even if
352          * it's a read-only handle, it's expected that futexes attach to
353          * the object not the particular process.
354          */
355         if (folio_test_anon(folio)) {
356                 /*
357                  * A RO anonymous page will never change and thus doesn't make
358                  * sense for futex operations.
359                  */
360                 if (unlikely(should_fail_futex(true)) || ro) {
361                         err = -EFAULT;
362                         goto out;
363                 }
364
365                 key->both.offset |= FUT_OFF_MMSHARED; /* ref taken on mm */
366                 key->private.mm = mm;
367                 key->private.address = address;
368
369         } else {
370                 struct inode *inode;
371
372                 /*
373                  * The associated futex object in this case is the inode and
374                  * the folio->mapping must be traversed. Ordinarily this should
375                  * be stabilised under folio lock but it's not strictly
376                  * necessary in this case as we just want to pin the inode, not
377                  * update i_pages or anything like that.
378                  *
379                  * The RCU read lock is taken as the inode is finally freed
380                  * under RCU. If the mapping still matches expectations then the
381                  * mapping->host can be safely accessed as being a valid inode.
382                  */
383                 rcu_read_lock();
384
385                 if (READ_ONCE(folio->mapping) != mapping) {
386                         rcu_read_unlock();
387                         folio_put(folio);
388
389                         goto again;
390                 }
391
392                 inode = READ_ONCE(mapping->host);
393                 if (!inode) {
394                         rcu_read_unlock();
395                         folio_put(folio);
396
397                         goto again;
398                 }
399
400                 key->both.offset |= FUT_OFF_INODE; /* inode-based key */
401                 key->shared.i_seq = get_inode_sequence_number(inode);
402                 key->shared.pgoff = page_pgoff(folio, page);
403                 rcu_read_unlock();
404         }
405
406 out:
407         folio_put(folio);
408         return err;
409 }
410
411 /**
412  * fault_in_user_writeable() - Fault in user address and verify RW access
413  * @uaddr:      pointer to faulting user space address
414  *
415  * Slow path to fixup the fault we just took in the atomic write
416  * access to @uaddr.
417  *
418  * We have no generic implementation of a non-destructive write to the
419  * user address. We know that we faulted in the atomic pagefault
420  * disabled section so we can as well avoid the #PF overhead by
421  * calling get_user_pages() right away.
422  */
423 int fault_in_user_writeable(u32 __user *uaddr)
424 {
425         struct mm_struct *mm = current->mm;
426         int ret;
427
428         mmap_read_lock(mm);
429         ret = fixup_user_fault(mm, (unsigned long)uaddr,
430                                FAULT_FLAG_WRITE, NULL);
431         mmap_read_unlock(mm);
432
433         return ret < 0 ? ret : 0;
434 }
435
436 /**
437  * futex_top_waiter() - Return the highest priority waiter on a futex
438  * @hb:         the hash bucket the futex_q's reside in
439  * @key:        the futex key (to distinguish it from other futex futex_q's)
440  *
441  * Must be called with the hb lock held.
442  */
443 struct futex_q *futex_top_waiter(struct futex_hash_bucket *hb, union futex_key *key)
444 {
445         struct futex_q *this;
446
447         plist_for_each_entry(this, &hb->chain, list) {
448                 if (futex_match(&this->key, key))
449                         return this;
450         }
451         return NULL;
452 }
453
454 /**
455  * wait_for_owner_exiting - Block until the owner has exited
456  * @ret: owner's current futex lock status
457  * @exiting:    Pointer to the exiting task
458  *
459  * Caller must hold a refcount on @exiting.
460  */
461 void wait_for_owner_exiting(int ret, struct task_struct *exiting)
462 {
463         if (ret != -EBUSY) {
464                 WARN_ON_ONCE(exiting);
465                 return;
466         }
467
468         if (WARN_ON_ONCE(ret == -EBUSY && !exiting))
469                 return;
470
471         mutex_lock(&exiting->futex_exit_mutex);
472         /*
473          * No point in doing state checking here. If the waiter got here
474          * while the task was in exec()->exec_futex_release() then it can
475          * have any FUTEX_STATE_* value when the waiter has acquired the
476          * mutex. OK, if running, EXITING or DEAD if it reached exit()
477          * already. Highly unlikely and not a problem. Just one more round
478          * through the futex maze.
479          */
480         mutex_unlock(&exiting->futex_exit_mutex);
481
482         put_task_struct(exiting);
483 }
484
485 /**
486  * __futex_unqueue() - Remove the futex_q from its futex_hash_bucket
487  * @q:  The futex_q to unqueue
488  *
489  * The q->lock_ptr must not be NULL and must be held by the caller.
490  */
491 void __futex_unqueue(struct futex_q *q)
492 {
493         struct futex_hash_bucket *hb;
494
495         if (WARN_ON_SMP(!q->lock_ptr) || WARN_ON(plist_node_empty(&q->list)))
496                 return;
497         lockdep_assert_held(q->lock_ptr);
498
499         hb = container_of(q->lock_ptr, struct futex_hash_bucket, lock);
500         plist_del(&q->list, &hb->chain);
501         futex_hb_waiters_dec(hb);
502 }
503
504 /* The key must be already stored in q->key. */
505 struct futex_hash_bucket *futex_q_lock(struct futex_q *q)
506         __acquires(&hb->lock)
507 {
508         struct futex_hash_bucket *hb;
509
510         hb = futex_hash(&q->key);
511
512         /*
513          * Increment the counter before taking the lock so that
514          * a potential waker won't miss a to-be-slept task that is
515          * waiting for the spinlock. This is safe as all futex_q_lock()
516          * users end up calling futex_queue(). Similarly, for housekeeping,
517          * decrement the counter at futex_q_unlock() when some error has
518          * occurred and we don't end up adding the task to the list.
519          */
520         futex_hb_waiters_inc(hb); /* implies smp_mb(); (A) */
521
522         q->lock_ptr = &hb->lock;
523
524         spin_lock(&hb->lock);
525         return hb;
526 }
527
528 void futex_q_unlock(struct futex_hash_bucket *hb)
529         __releases(&hb->lock)
530 {
531         spin_unlock(&hb->lock);
532         futex_hb_waiters_dec(hb);
533 }
534
535 void __futex_queue(struct futex_q *q, struct futex_hash_bucket *hb)
536 {
537         int prio;
538
539         /*
540          * The priority used to register this element is
541          * - either the real thread-priority for the real-time threads
542          * (i.e. threads with a priority lower than MAX_RT_PRIO)
543          * - or MAX_RT_PRIO for non-RT threads.
544          * Thus, all RT-threads are woken first in priority order, and
545          * the others are woken last, in FIFO order.
546          */
547         prio = min(current->normal_prio, MAX_RT_PRIO);
548
549         plist_node_init(&q->list, prio);
550         plist_add(&q->list, &hb->chain);
551         q->task = current;
552 }
553
554 /**
555  * futex_unqueue() - Remove the futex_q from its futex_hash_bucket
556  * @q:  The futex_q to unqueue
557  *
558  * The q->lock_ptr must not be held by the caller. A call to futex_unqueue() must
559  * be paired with exactly one earlier call to futex_queue().
560  *
561  * Return:
562  *  - 1 - if the futex_q was still queued (and we removed unqueued it);
563  *  - 0 - if the futex_q was already removed by the waking thread
564  */
565 int futex_unqueue(struct futex_q *q)
566 {
567         spinlock_t *lock_ptr;
568         int ret = 0;
569
570         /* In the common case we don't take the spinlock, which is nice. */
571 retry:
572         /*
573          * q->lock_ptr can change between this read and the following spin_lock.
574          * Use READ_ONCE to forbid the compiler from reloading q->lock_ptr and
575          * optimizing lock_ptr out of the logic below.
576          */
577         lock_ptr = READ_ONCE(q->lock_ptr);
578         if (lock_ptr != NULL) {
579                 spin_lock(lock_ptr);
580                 /*
581                  * q->lock_ptr can change between reading it and
582                  * spin_lock(), causing us to take the wrong lock.  This
583                  * corrects the race condition.
584                  *
585                  * Reasoning goes like this: if we have the wrong lock,
586                  * q->lock_ptr must have changed (maybe several times)
587                  * between reading it and the spin_lock().  It can
588                  * change again after the spin_lock() but only if it was
589                  * already changed before the spin_lock().  It cannot,
590                  * however, change back to the original value.  Therefore
591                  * we can detect whether we acquired the correct lock.
592                  */
593                 if (unlikely(lock_ptr != q->lock_ptr)) {
594                         spin_unlock(lock_ptr);
595                         goto retry;
596                 }
597                 __futex_unqueue(q);
598
599                 BUG_ON(q->pi_state);
600
601                 spin_unlock(lock_ptr);
602                 ret = 1;
603         }
604
605         return ret;
606 }
607
608 /*
609  * PI futexes can not be requeued and must remove themselves from the hash
610  * bucket. The hash bucket lock (i.e. lock_ptr) is held.
611  */
612 void futex_unqueue_pi(struct futex_q *q)
613 {
614         /*
615          * If the lock was not acquired (due to timeout or signal) then the
616          * rt_waiter is removed before futex_q is. If this is observed by
617          * an unlocker after dropping the rtmutex wait lock and before
618          * acquiring the hash bucket lock, then the unlocker dequeues the
619          * futex_q from the hash bucket list to guarantee consistent state
620          * vs. userspace. Therefore the dequeue here must be conditional.
621          */
622         if (!plist_node_empty(&q->list))
623                 __futex_unqueue(q);
624
625         BUG_ON(!q->pi_state);
626         put_pi_state(q->pi_state);
627         q->pi_state = NULL;
628 }
629
630 /* Constants for the pending_op argument of handle_futex_death */
631 #define HANDLE_DEATH_PENDING    true
632 #define HANDLE_DEATH_LIST       false
633
634 /*
635  * Process a futex-list entry, check whether it's owned by the
636  * dying task, and do notification if so:
637  */
638 static int handle_futex_death(u32 __user *uaddr, struct task_struct *curr,
639                               bool pi, bool pending_op)
640 {
641         u32 uval, nval, mval;
642         pid_t owner;
643         int err;
644
645         /* Futex address must be 32bit aligned */
646         if ((((unsigned long)uaddr) % sizeof(*uaddr)) != 0)
647                 return -1;
648
649 retry:
650         if (get_user(uval, uaddr))
651                 return -1;
652
653         /*
654          * Special case for regular (non PI) futexes. The unlock path in
655          * user space has two race scenarios:
656          *
657          * 1. The unlock path releases the user space futex value and
658          *    before it can execute the futex() syscall to wake up
659          *    waiters it is killed.
660          *
661          * 2. A woken up waiter is killed before it can acquire the
662          *    futex in user space.
663          *
664          * In the second case, the wake up notification could be generated
665          * by the unlock path in user space after setting the futex value
666          * to zero or by the kernel after setting the OWNER_DIED bit below.
667          *
668          * In both cases the TID validation below prevents a wakeup of
669          * potential waiters which can cause these waiters to block
670          * forever.
671          *
672          * In both cases the following conditions are met:
673          *
674          *      1) task->robust_list->list_op_pending != NULL
675          *         @pending_op == true
676          *      2) The owner part of user space futex value == 0
677          *      3) Regular futex: @pi == false
678          *
679          * If these conditions are met, it is safe to attempt waking up a
680          * potential waiter without touching the user space futex value and
681          * trying to set the OWNER_DIED bit. If the futex value is zero,
682          * the rest of the user space mutex state is consistent, so a woken
683          * waiter will just take over the uncontended futex. Setting the
684          * OWNER_DIED bit would create inconsistent state and malfunction
685          * of the user space owner died handling. Otherwise, the OWNER_DIED
686          * bit is already set, and the woken waiter is expected to deal with
687          * this.
688          */
689         owner = uval & FUTEX_TID_MASK;
690
691         if (pending_op && !pi && !owner) {
692                 futex_wake(uaddr, FLAGS_SIZE_32 | FLAGS_SHARED, 1,
693                            FUTEX_BITSET_MATCH_ANY);
694                 return 0;
695         }
696
697         if (owner != task_pid_vnr(curr))
698                 return 0;
699
700         /*
701          * Ok, this dying thread is truly holding a futex
702          * of interest. Set the OWNER_DIED bit atomically
703          * via cmpxchg, and if the value had FUTEX_WAITERS
704          * set, wake up a waiter (if any). (We have to do a
705          * futex_wake() even if OWNER_DIED is already set -
706          * to handle the rare but possible case of recursive
707          * thread-death.) The rest of the cleanup is done in
708          * userspace.
709          */
710         mval = (uval & FUTEX_WAITERS) | FUTEX_OWNER_DIED;
711
712         /*
713          * We are not holding a lock here, but we want to have
714          * the pagefault_disable/enable() protection because
715          * we want to handle the fault gracefully. If the
716          * access fails we try to fault in the futex with R/W
717          * verification via get_user_pages. get_user() above
718          * does not guarantee R/W access. If that fails we
719          * give up and leave the futex locked.
720          */
721         if ((err = futex_cmpxchg_value_locked(&nval, uaddr, uval, mval))) {
722                 switch (err) {
723                 case -EFAULT:
724                         if (fault_in_user_writeable(uaddr))
725                                 return -1;
726                         goto retry;
727
728                 case -EAGAIN:
729                         cond_resched();
730                         goto retry;
731
732                 default:
733                         WARN_ON_ONCE(1);
734                         return err;
735                 }
736         }
737
738         if (nval != uval)
739                 goto retry;
740
741         /*
742          * Wake robust non-PI futexes here. The wakeup of
743          * PI futexes happens in exit_pi_state():
744          */
745         if (!pi && (uval & FUTEX_WAITERS)) {
746                 futex_wake(uaddr, FLAGS_SIZE_32 | FLAGS_SHARED, 1,
747                            FUTEX_BITSET_MATCH_ANY);
748         }
749
750         return 0;
751 }
752
753 /*
754  * Fetch a robust-list pointer. Bit 0 signals PI futexes:
755  */
756 static inline int fetch_robust_entry(struct robust_list __user **entry,
757                                      struct robust_list __user * __user *head,
758                                      unsigned int *pi)
759 {
760         unsigned long uentry;
761
762         if (get_user(uentry, (unsigned long __user *)head))
763                 return -EFAULT;
764
765         *entry = (void __user *)(uentry & ~1UL);
766         *pi = uentry & 1;
767
768         return 0;
769 }
770
771 /*
772  * Walk curr->robust_list (very carefully, it's a userspace list!)
773  * and mark any locks found there dead, and notify any waiters.
774  *
775  * We silently return on any sign of list-walking problem.
776  */
777 static void exit_robust_list(struct task_struct *curr)
778 {
779         struct robust_list_head __user *head = curr->robust_list;
780         struct robust_list __user *entry, *next_entry, *pending;
781         unsigned int limit = ROBUST_LIST_LIMIT, pi, pip;
782         unsigned int next_pi;
783         unsigned long futex_offset;
784         int rc;
785
786         /*
787          * Fetch the list head (which was registered earlier, via
788          * sys_set_robust_list()):
789          */
790         if (fetch_robust_entry(&entry, &head->list.next, &pi))
791                 return;
792         /*
793          * Fetch the relative futex offset:
794          */
795         if (get_user(futex_offset, &head->futex_offset))
796                 return;
797         /*
798          * Fetch any possibly pending lock-add first, and handle it
799          * if it exists:
800          */
801         if (fetch_robust_entry(&pending, &head->list_op_pending, &pip))
802                 return;
803
804         next_entry = NULL;      /* avoid warning with gcc */
805         while (entry != &head->list) {
806                 /*
807                  * Fetch the next entry in the list before calling
808                  * handle_futex_death:
809                  */
810                 rc = fetch_robust_entry(&next_entry, &entry->next, &next_pi);
811                 /*
812                  * A pending lock might already be on the list, so
813                  * don't process it twice:
814                  */
815                 if (entry != pending) {
816                         if (handle_futex_death((void __user *)entry + futex_offset,
817                                                 curr, pi, HANDLE_DEATH_LIST))
818                                 return;
819                 }
820                 if (rc)
821                         return;
822                 entry = next_entry;
823                 pi = next_pi;
824                 /*
825                  * Avoid excessively long or circular lists:
826                  */
827                 if (!--limit)
828                         break;
829
830                 cond_resched();
831         }
832
833         if (pending) {
834                 handle_futex_death((void __user *)pending + futex_offset,
835                                    curr, pip, HANDLE_DEATH_PENDING);
836         }
837 }
838
839 #ifdef CONFIG_COMPAT
840 static void __user *futex_uaddr(struct robust_list __user *entry,
841                                 compat_long_t futex_offset)
842 {
843         compat_uptr_t base = ptr_to_compat(entry);
844         void __user *uaddr = compat_ptr(base + futex_offset);
845
846         return uaddr;
847 }
848
849 /*
850  * Fetch a robust-list pointer. Bit 0 signals PI futexes:
851  */
852 static inline int
853 compat_fetch_robust_entry(compat_uptr_t *uentry, struct robust_list __user **entry,
854                    compat_uptr_t __user *head, unsigned int *pi)
855 {
856         if (get_user(*uentry, head))
857                 return -EFAULT;
858
859         *entry = compat_ptr((*uentry) & ~1);
860         *pi = (unsigned int)(*uentry) & 1;
861
862         return 0;
863 }
864
865 /*
866  * Walk curr->robust_list (very carefully, it's a userspace list!)
867  * and mark any locks found there dead, and notify any waiters.
868  *
869  * We silently return on any sign of list-walking problem.
870  */
871 static void compat_exit_robust_list(struct task_struct *curr)
872 {
873         struct compat_robust_list_head __user *head = curr->compat_robust_list;
874         struct robust_list __user *entry, *next_entry, *pending;
875         unsigned int limit = ROBUST_LIST_LIMIT, pi, pip;
876         unsigned int next_pi;
877         compat_uptr_t uentry, next_uentry, upending;
878         compat_long_t futex_offset;
879         int rc;
880
881         /*
882          * Fetch the list head (which was registered earlier, via
883          * sys_set_robust_list()):
884          */
885         if (compat_fetch_robust_entry(&uentry, &entry, &head->list.next, &pi))
886                 return;
887         /*
888          * Fetch the relative futex offset:
889          */
890         if (get_user(futex_offset, &head->futex_offset))
891                 return;
892         /*
893          * Fetch any possibly pending lock-add first, and handle it
894          * if it exists:
895          */
896         if (compat_fetch_robust_entry(&upending, &pending,
897                                &head->list_op_pending, &pip))
898                 return;
899
900         next_entry = NULL;      /* avoid warning with gcc */
901         while (entry != (struct robust_list __user *) &head->list) {
902                 /*
903                  * Fetch the next entry in the list before calling
904                  * handle_futex_death:
905                  */
906                 rc = compat_fetch_robust_entry(&next_uentry, &next_entry,
907                         (compat_uptr_t __user *)&entry->next, &next_pi);
908                 /*
909                  * A pending lock might already be on the list, so
910                  * dont process it twice:
911                  */
912                 if (entry != pending) {
913                         void __user *uaddr = futex_uaddr(entry, futex_offset);
914
915                         if (handle_futex_death(uaddr, curr, pi,
916                                                HANDLE_DEATH_LIST))
917                                 return;
918                 }
919                 if (rc)
920                         return;
921                 uentry = next_uentry;
922                 entry = next_entry;
923                 pi = next_pi;
924                 /*
925                  * Avoid excessively long or circular lists:
926                  */
927                 if (!--limit)
928                         break;
929
930                 cond_resched();
931         }
932         if (pending) {
933                 void __user *uaddr = futex_uaddr(pending, futex_offset);
934
935                 handle_futex_death(uaddr, curr, pip, HANDLE_DEATH_PENDING);
936         }
937 }
938 #endif
939
940 #ifdef CONFIG_FUTEX_PI
941
942 /*
943  * This task is holding PI mutexes at exit time => bad.
944  * Kernel cleans up PI-state, but userspace is likely hosed.
945  * (Robust-futex cleanup is separate and might save the day for userspace.)
946  */
947 static void exit_pi_state_list(struct task_struct *curr)
948 {
949         struct list_head *next, *head = &curr->pi_state_list;
950         struct futex_pi_state *pi_state;
951         struct futex_hash_bucket *hb;
952         union futex_key key = FUTEX_KEY_INIT;
953
954         /*
955          * We are a ZOMBIE and nobody can enqueue itself on
956          * pi_state_list anymore, but we have to be careful
957          * versus waiters unqueueing themselves:
958          */
959         raw_spin_lock_irq(&curr->pi_lock);
960         while (!list_empty(head)) {
961                 next = head->next;
962                 pi_state = list_entry(next, struct futex_pi_state, list);
963                 key = pi_state->key;
964                 hb = futex_hash(&key);
965
966                 /*
967                  * We can race against put_pi_state() removing itself from the
968                  * list (a waiter going away). put_pi_state() will first
969                  * decrement the reference count and then modify the list, so
970                  * its possible to see the list entry but fail this reference
971                  * acquire.
972                  *
973                  * In that case; drop the locks to let put_pi_state() make
974                  * progress and retry the loop.
975                  */
976                 if (!refcount_inc_not_zero(&pi_state->refcount)) {
977                         raw_spin_unlock_irq(&curr->pi_lock);
978                         cpu_relax();
979                         raw_spin_lock_irq(&curr->pi_lock);
980                         continue;
981                 }
982                 raw_spin_unlock_irq(&curr->pi_lock);
983
984                 spin_lock(&hb->lock);
985                 raw_spin_lock_irq(&pi_state->pi_mutex.wait_lock);
986                 raw_spin_lock(&curr->pi_lock);
987                 /*
988                  * We dropped the pi-lock, so re-check whether this
989                  * task still owns the PI-state:
990                  */
991                 if (head->next != next) {
992                         /* retain curr->pi_lock for the loop invariant */
993                         raw_spin_unlock(&pi_state->pi_mutex.wait_lock);
994                         spin_unlock(&hb->lock);
995                         put_pi_state(pi_state);
996                         continue;
997                 }
998
999                 WARN_ON(pi_state->owner != curr);
1000                 WARN_ON(list_empty(&pi_state->list));
1001                 list_del_init(&pi_state->list);
1002                 pi_state->owner = NULL;
1003
1004                 raw_spin_unlock(&curr->pi_lock);
1005                 raw_spin_unlock_irq(&pi_state->pi_mutex.wait_lock);
1006                 spin_unlock(&hb->lock);
1007
1008                 rt_mutex_futex_unlock(&pi_state->pi_mutex);
1009                 put_pi_state(pi_state);
1010
1011                 raw_spin_lock_irq(&curr->pi_lock);
1012         }
1013         raw_spin_unlock_irq(&curr->pi_lock);
1014 }
1015 #else
1016 static inline void exit_pi_state_list(struct task_struct *curr) { }
1017 #endif
1018
1019 static void futex_cleanup(struct task_struct *tsk)
1020 {
1021         if (unlikely(tsk->robust_list)) {
1022                 exit_robust_list(tsk);
1023                 tsk->robust_list = NULL;
1024         }
1025
1026 #ifdef CONFIG_COMPAT
1027         if (unlikely(tsk->compat_robust_list)) {
1028                 compat_exit_robust_list(tsk);
1029                 tsk->compat_robust_list = NULL;
1030         }
1031 #endif
1032
1033         if (unlikely(!list_empty(&tsk->pi_state_list)))
1034                 exit_pi_state_list(tsk);
1035 }
1036
1037 /**
1038  * futex_exit_recursive - Set the tasks futex state to FUTEX_STATE_DEAD
1039  * @tsk:        task to set the state on
1040  *
1041  * Set the futex exit state of the task lockless. The futex waiter code
1042  * observes that state when a task is exiting and loops until the task has
1043  * actually finished the futex cleanup. The worst case for this is that the
1044  * waiter runs through the wait loop until the state becomes visible.
1045  *
1046  * This is called from the recursive fault handling path in make_task_dead().
1047  *
1048  * This is best effort. Either the futex exit code has run already or
1049  * not. If the OWNER_DIED bit has been set on the futex then the waiter can
1050  * take it over. If not, the problem is pushed back to user space. If the
1051  * futex exit code did not run yet, then an already queued waiter might
1052  * block forever, but there is nothing which can be done about that.
1053  */
1054 void futex_exit_recursive(struct task_struct *tsk)
1055 {
1056         /* If the state is FUTEX_STATE_EXITING then futex_exit_mutex is held */
1057         if (tsk->futex_state == FUTEX_STATE_EXITING)
1058                 mutex_unlock(&tsk->futex_exit_mutex);
1059         tsk->futex_state = FUTEX_STATE_DEAD;
1060 }
1061
1062 static void futex_cleanup_begin(struct task_struct *tsk)
1063 {
1064         /*
1065          * Prevent various race issues against a concurrent incoming waiter
1066          * including live locks by forcing the waiter to block on
1067          * tsk->futex_exit_mutex when it observes FUTEX_STATE_EXITING in
1068          * attach_to_pi_owner().
1069          */
1070         mutex_lock(&tsk->futex_exit_mutex);
1071
1072         /*
1073          * Switch the state to FUTEX_STATE_EXITING under tsk->pi_lock.
1074          *
1075          * This ensures that all subsequent checks of tsk->futex_state in
1076          * attach_to_pi_owner() must observe FUTEX_STATE_EXITING with
1077          * tsk->pi_lock held.
1078          *
1079          * It guarantees also that a pi_state which was queued right before
1080          * the state change under tsk->pi_lock by a concurrent waiter must
1081          * be observed in exit_pi_state_list().
1082          */
1083         raw_spin_lock_irq(&tsk->pi_lock);
1084         tsk->futex_state = FUTEX_STATE_EXITING;
1085         raw_spin_unlock_irq(&tsk->pi_lock);
1086 }
1087
1088 static void futex_cleanup_end(struct task_struct *tsk, int state)
1089 {
1090         /*
1091          * Lockless store. The only side effect is that an observer might
1092          * take another loop until it becomes visible.
1093          */
1094         tsk->futex_state = state;
1095         /*
1096          * Drop the exit protection. This unblocks waiters which observed
1097          * FUTEX_STATE_EXITING to reevaluate the state.
1098          */
1099         mutex_unlock(&tsk->futex_exit_mutex);
1100 }
1101
1102 void futex_exec_release(struct task_struct *tsk)
1103 {
1104         /*
1105          * The state handling is done for consistency, but in the case of
1106          * exec() there is no way to prevent further damage as the PID stays
1107          * the same. But for the unlikely and arguably buggy case that a
1108          * futex is held on exec(), this provides at least as much state
1109          * consistency protection which is possible.
1110          */
1111         futex_cleanup_begin(tsk);
1112         futex_cleanup(tsk);
1113         /*
1114          * Reset the state to FUTEX_STATE_OK. The task is alive and about
1115          * exec a new binary.
1116          */
1117         futex_cleanup_end(tsk, FUTEX_STATE_OK);
1118 }
1119
1120 void futex_exit_release(struct task_struct *tsk)
1121 {
1122         futex_cleanup_begin(tsk);
1123         futex_cleanup(tsk);
1124         futex_cleanup_end(tsk, FUTEX_STATE_DEAD);
1125 }
1126
1127 static int __init futex_init(void)
1128 {
1129         unsigned int futex_shift;
1130         unsigned long i;
1131
1132 #ifdef CONFIG_BASE_SMALL
1133         futex_hashsize = 16;
1134 #else
1135         futex_hashsize = roundup_pow_of_two(256 * num_possible_cpus());
1136 #endif
1137
1138         futex_queues = alloc_large_system_hash("futex", sizeof(*futex_queues),
1139                                                futex_hashsize, 0, 0,
1140                                                &futex_shift, NULL,
1141                                                futex_hashsize, futex_hashsize);
1142         futex_hashsize = 1UL << futex_shift;
1143
1144         for (i = 0; i < futex_hashsize; i++) {
1145                 atomic_set(&futex_queues[i].waiters, 0);
1146                 plist_head_init(&futex_queues[i].chain);
1147                 spin_lock_init(&futex_queues[i].lock);
1148         }
1149
1150         return 0;
1151 }
1152 core_initcall(futex_init);
This page took 0.088721 seconds and 4 git commands to generate.