fs/file.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  *  linux/fs/file.c
   4  *
   5  *  Copyright (C) 1998-1999, Stephen Tweedie and Bill Hawes
   6  *
   7  *  Manage the dynamic fd arrays in the process files_struct.
   8  */
   9
  10 #include <linux/syscalls.h>
  11 #include <linux/export.h>
  12 #include <linux/fs.h>
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/mm.h>
  15 #include <linux/sched/signal.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/file.h>
  18 #include <linux/fdtable.h>
  19 #include <linux/bitops.h>
  20 #include <linux/spinlock.h>
  21 #include <linux/rcupdate.h>
  22 #include <linux/close_range.h>
  23 #include <net/sock.h>
  24
  25 #include "internal.h"
  26
  27 unsigned int sysctl_nr_open __read_mostly = 1024*1024;
  28 unsigned int sysctl_nr_open_min = BITS_PER_LONG;
  29 /* our min() is unusable in constant expressions ;-/ */
  30 #define __const_min(x, y) ((x) < (y) ? (x) : (y))
  31 unsigned int sysctl_nr_open_max =
  32         __const_min(INT_MAX, ~(size_t)0/sizeof(void *)) & -BITS_PER_LONG;
  33
  34 static void __free_fdtable(struct fdtable *fdt)
  35 {
  36         kvfree(fdt->fd);
  37         kvfree(fdt->open_fds);
  38         kfree(fdt);
  39 }
  40
  41 static void free_fdtable_rcu(struct rcu_head *rcu)
  42 {
  43         __free_fdtable(container_of(rcu, struct fdtable, rcu));
  44 }
  45
  46 #define BITBIT_NR(nr)   BITS_TO_LONGS(BITS_TO_LONGS(nr))
  47 #define BITBIT_SIZE(nr) (BITBIT_NR(nr) * sizeof(long))
  48
  49 /*
  50  * Copy 'count' fd bits from the old table to the new table and clear the extra
  51  * space if any.  This does not copy the file pointers.  Called with the files
  52  * spinlock held for write.
  53  */
  54 static void copy_fd_bitmaps(struct fdtable *nfdt, struct fdtable *ofdt,
  55                             unsigned int count)
  56 {
  57         unsigned int cpy, set;
  58
  59         cpy = count / BITS_PER_BYTE;
  60         set = (nfdt->max_fds - count) / BITS_PER_BYTE;
  61         memcpy(nfdt->open_fds, ofdt->open_fds, cpy);
  62         memset((char *)nfdt->open_fds + cpy, 0, set);
  63         memcpy(nfdt->close_on_exec, ofdt->close_on_exec, cpy);
  64         memset((char *)nfdt->close_on_exec + cpy, 0, set);
  65
  66         cpy = BITBIT_SIZE(count);
  67         set = BITBIT_SIZE(nfdt->max_fds) - cpy;
  68         memcpy(nfdt->full_fds_bits, ofdt->full_fds_bits, cpy);
  69         memset((char *)nfdt->full_fds_bits + cpy, 0, set);
  70 }
  71
  72 /*
  73  * Copy all file descriptors from the old table to the new, expanded table and
  74  * clear the extra space.  Called with the files spinlock held for write.
  75  */
  76 static void copy_fdtable(struct fdtable *nfdt, struct fdtable *ofdt)
  77 {
  78         size_t cpy, set;
  79
  80         BUG_ON(nfdt->max_fds < ofdt->max_fds);
  81
  82         cpy = ofdt->max_fds * sizeof(struct file *);
  83         set = (nfdt->max_fds - ofdt->max_fds) * sizeof(struct file *);
  84         memcpy(nfdt->fd, ofdt->fd, cpy);
  85         memset((char *)nfdt->fd + cpy, 0, set);
  86
  87         copy_fd_bitmaps(nfdt, ofdt, ofdt->max_fds);
  88 }
  89
  90 static struct fdtable * alloc_fdtable(unsigned int nr)
  91 {
  92         struct fdtable *fdt;
  93         void *data;
  94
  95         /*
  96          * Figure out how many fds we actually want to support in this fdtable.
  97          * Allocation steps are keyed to the size of the fdarray, since it
  98          * grows far faster than any of the other dynamic data. We try to fit
  99          * the fdarray into comfortable page-tuned chunks: starting at 1024B
 100          * and growing in powers of two from there on.
 101          */
 102         nr /= (1024 / sizeof(struct file *));
 103         nr = roundup_pow_of_two(nr + 1);
 104         nr *= (1024 / sizeof(struct file *));
 105         /*
 106          * Note that this can drive nr *below* what we had passed if sysctl_nr_open
 107          * had been set lower between the check in expand_files() and here.  Deal
 108          * with that in caller, it's cheaper that way.
 109          *
 110          * We make sure that nr remains a multiple of BITS_PER_LONG - otherwise
 111          * bitmaps handling below becomes unpleasant, to put it mildly...
 112          */
 113         if (unlikely(nr > sysctl_nr_open))
 114                 nr = ((sysctl_nr_open - 1) | (BITS_PER_LONG - 1)) + 1;
 115
 116         fdt = kmalloc(sizeof(struct fdtable), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
 117         if (!fdt)
 118                 goto out;
 119         fdt->max_fds = nr;
 120         data = kvmalloc_array(nr, sizeof(struct file *), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
 121         if (!data)
 122                 goto out_fdt;
 123         fdt->fd = data;
 124
 125         data = kvmalloc(max_t(size_t,
 126                                  2 * nr / BITS_PER_BYTE + BITBIT_SIZE(nr), L1_CACHE_BYTES),
 127                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
 128         if (!data)
 129                 goto out_arr;
 130         fdt->open_fds = data;
 131         data += nr / BITS_PER_BYTE;
 132         fdt->close_on_exec = data;
 133         data += nr / BITS_PER_BYTE;
 134         fdt->full_fds_bits = data;
 135
 136         return fdt;
 137
 138 out_arr:
 139         kvfree(fdt->fd);
 140 out_fdt:
 141         kfree(fdt);
 142 out:
 143         return NULL;
 144 }
 145
 146 /*
 147  * Expand the file descriptor table.
 148  * This function will allocate a new fdtable and both fd array and fdset, of
 149  * the given size.
 150  * Return <0 error code on error; 1 on successful completion.
 151  * The files->file_lock should be held on entry, and will be held on exit.
 152  */
 153 static int expand_fdtable(struct files_struct *files, unsigned int nr)
 154         __releases(files->file_lock)
 155         __acquires(files->file_lock)
 156 {
 157         struct fdtable *new_fdt, *cur_fdt;
 158
 159         spin_unlock(&files->file_lock);
 160         new_fdt = alloc_fdtable(nr);
 161
 162         /* make sure all fd_install() have seen resize_in_progress
 163          * or have finished their rcu_read_lock_sched() section.
 164          */
 165         if (atomic_read(&files->count) > 1)
 166                 synchronize_rcu();
 167
 168         spin_lock(&files->file_lock);
 169         if (!new_fdt)
 170                 return -ENOMEM;
 171         /*
 172          * extremely unlikely race - sysctl_nr_open decreased between the check in
 173          * caller and alloc_fdtable().  Cheaper to catch it here...
 174          */
 175         if (unlikely(new_fdt->max_fds <= nr)) {
 176                 __free_fdtable(new_fdt);
 177                 return -EMFILE;
 178         }
 179         cur_fdt = files_fdtable(files);
 180         BUG_ON(nr < cur_fdt->max_fds);
 181         copy_fdtable(new_fdt, cur_fdt);
 182         rcu_assign_pointer(files->fdt, new_fdt);
 183         if (cur_fdt != &files->fdtab)
 184                 call_rcu(&cur_fdt->rcu, free_fdtable_rcu);
 185         /* coupled with smp_rmb() in fd_install() */
 186         smp_wmb();
 187         return 1;
 188 }
 189
 190 /*
 191  * Expand files.
 192  * This function will expand the file structures, if the requested size exceeds
 193  * the current capacity and there is room for expansion.
 194  * Return <0 error code on error; 0 when nothing done; 1 when files were
 195  * expanded and execution may have blocked.
 196  * The files->file_lock should be held on entry, and will be held on exit.
 197  */
 198 static int expand_files(struct files_struct *files, unsigned int nr)
 199         __releases(files->file_lock)
 200         __acquires(files->file_lock)
 201 {
 202         struct fdtable *fdt;
 203         int expanded = 0;
 204
 205 repeat:
 206         fdt = files_fdtable(files);
 207
 208         /* Do we need to expand? */
 209         if (nr < fdt->max_fds)
 210                 return expanded;
 211
 212         /* Can we expand? */
 213         if (nr >= sysctl_nr_open)
 214                 return -EMFILE;
 215
 216         if (unlikely(files->resize_in_progress)) {
 217                 spin_unlock(&files->file_lock);
 218                 expanded = 1;
 219                 wait_event(files->resize_wait, !files->resize_in_progress);
 220                 spin_lock(&files->file_lock);
 221                 goto repeat;
 222         }
 223
 224         /* All good, so we try */
 225         files->resize_in_progress = true;
 226         expanded = expand_fdtable(files, nr);
 227         files->resize_in_progress = false;
 228
 229         wake_up_all(&files->resize_wait);
 230         return expanded;
 231 }
 232
 233 static inline void __set_close_on_exec(unsigned int fd, struct fdtable *fdt)
 234 {
 235         __set_bit(fd, fdt->close_on_exec);
 236 }
 237
 238 static inline void __clear_close_on_exec(unsigned int fd, struct fdtable *fdt)
 239 {
 240         if (test_bit(fd, fdt->close_on_exec))
 241                 __clear_bit(fd, fdt->close_on_exec);
 242 }
 243
 244 static inline void __set_open_fd(unsigned int fd, struct fdtable *fdt)
 245 {
 246         __set_bit(fd, fdt->open_fds);
 247         fd /= BITS_PER_LONG;
 248         if (!~fdt->open_fds[fd])
 249                 __set_bit(fd, fdt->full_fds_bits);
 250 }
 251
 252 static inline void __clear_open_fd(unsigned int fd, struct fdtable *fdt)
 253 {
 254         __clear_bit(fd, fdt->open_fds);
 255         __clear_bit(fd / BITS_PER_LONG, fdt->full_fds_bits);
 256 }
 257
 258 static unsigned int count_open_files(struct fdtable *fdt)
 259 {
 260         unsigned int size = fdt->max_fds;
 261         unsigned int i;
 262
 263         /* Find the last open fd */
 264         for (i = size / BITS_PER_LONG; i > 0; ) {
 265                 if (fdt->open_fds[--i])
 266                         break;
 267         }
 268         i = (i + 1) * BITS_PER_LONG;
 269         return i;
 270 }
 271
 272 static unsigned int sane_fdtable_size(struct fdtable *fdt, unsigned int max_fds)
 273 {
 274         unsigned int count;
 275
 276         count = count_open_files(fdt);
 277         if (max_fds < NR_OPEN_DEFAULT)
 278                 max_fds = NR_OPEN_DEFAULT;
 279         return min(count, max_fds);
 280 }
 281
 282 /*
 283  * Allocate a new files structure and copy contents from the
 284  * passed in files structure.
 285  * errorp will be valid only when the returned files_struct is NULL.
 286  */
 287 struct files_struct *dup_fd(struct files_struct *oldf, unsigned int max_fds, int *errorp)
 288 {
 289         struct files_struct *newf;
 290         struct file **old_fds, **new_fds;
 291         unsigned int open_files, i;
 292         struct fdtable *old_fdt, *new_fdt;
 293
 294         *errorp = -ENOMEM;
 295         newf = kmem_cache_alloc(files_cachep, GFP_KERNEL);
 296         if (!newf)
 297                 goto out;
 298
 299         atomic_set(&newf->count, 1);
 300
 301         spin_lock_init(&newf->file_lock);
 302         newf->resize_in_progress = false;
 303         init_waitqueue_head(&newf->resize_wait);
 304         newf->next_fd = 0;
 305         new_fdt = &newf->fdtab;
 306         new_fdt->max_fds = NR_OPEN_DEFAULT;
 307         new_fdt->close_on_exec = newf->close_on_exec_init;
 308         new_fdt->open_fds = newf->open_fds_init;
 309         new_fdt->full_fds_bits = newf->full_fds_bits_init;
 310         new_fdt->fd = &newf->fd_array[0];
 311
 312         spin_lock(&oldf->file_lock);
 313         old_fdt = files_fdtable(oldf);
 314         open_files = sane_fdtable_size(old_fdt, max_fds);
 315
 316         /*
 317          * Check whether we need to allocate a larger fd array and fd set.
 318          */
 319         while (unlikely(open_files > new_fdt->max_fds)) {
 320                 spin_unlock(&oldf->file_lock);
 321
 322                 if (new_fdt != &newf->fdtab)
 323                         __free_fdtable(new_fdt);
 324
 325                 new_fdt = alloc_fdtable(open_files - 1);
 326                 if (!new_fdt) {
 327                         *errorp = -ENOMEM;
 328                         goto out_release;
 329                 }
 330
 331                 /* beyond sysctl_nr_open; nothing to do */
 332                 if (unlikely(new_fdt->max_fds < open_files)) {
 333                         __free_fdtable(new_fdt);
 334                         *errorp = -EMFILE;
 335                         goto out_release;
 336                 }
 337
 338                 /*
 339                  * Reacquire the oldf lock and a pointer to its fd table
 340                  * who knows it may have a new bigger fd table. We need
 341                  * the latest pointer.
 342                  */
 343                 spin_lock(&oldf->file_lock);
 344                 old_fdt = files_fdtable(oldf);
 345                 open_files = sane_fdtable_size(old_fdt, max_fds);
 346         }
 347
 348         copy_fd_bitmaps(new_fdt, old_fdt, open_files);
 349
 350         old_fds = old_fdt->fd;
 351         new_fds = new_fdt->fd;
 352
 353         for (i = open_files; i != 0; i--) {
 354                 struct file *f = *old_fds++;
 355                 if (f) {
 356                         get_file(f);
 357                 } else {
 358                         /*
 359                          * The fd may be claimed in the fd bitmap but not yet
 360                          * instantiated in the files array if a sibling thread
 361                          * is partway through open().  So make sure that this
 362                          * fd is available to the new process.
 363                          */
 364                         __clear_open_fd(open_files - i, new_fdt);
 365                 }
 366                 rcu_assign_pointer(*new_fds++, f);
 367         }
 368         spin_unlock(&oldf->file_lock);
 369
 370         /* clear the remainder */
 371         memset(new_fds, 0, (new_fdt->max_fds - open_files) * sizeof(struct file *));
 372
 373         rcu_assign_pointer(newf->fdt, new_fdt);
 374
 375         return newf;
 376
 377 out_release:
 378         kmem_cache_free(files_cachep, newf);
 379 out:
 380         return NULL;
 381 }
 382
 383 static struct fdtable *close_files(struct files_struct * files)
 384 {
 385         /*
 386          * It is safe to dereference the fd table without RCU or
 387          * ->file_lock because this is the last reference to the
 388          * files structure.
 389          */
 390         struct fdtable *fdt = rcu_dereference_raw(files->fdt);
 391         unsigned int i, j = 0;
 392
 393         for (;;) {
 394                 unsigned long set;
 395                 i = j * BITS_PER_LONG;
 396                 if (i >= fdt->max_fds)
 397                         break;
 398                 set = fdt->open_fds[j++];
 399                 while (set) {
 400                         if (set & 1) {
 401                                 struct file * file = xchg(&fdt->fd[i], NULL);
 402                                 if (file) {
 403                                         filp_close(file, files);
 404                                         cond_resched();
 405                                 }
 406                         }
 407                         i++;
 408                         set >>= 1;
 409                 }
 410         }
 411
 412         return fdt;
 413 }
 414
 415 void put_files_struct(struct files_struct *files)
 416 {
 417         if (atomic_dec_and_test(&files->count)) {
 418                 struct fdtable *fdt = close_files(files);
 419
 420                 /* free the arrays if they are not embedded */
 421                 if (fdt != &files->fdtab)
 422                         __free_fdtable(fdt);
 423                 kmem_cache_free(files_cachep, files);
 424         }
 425 }
 426
 427 void exit_files(struct task_struct *tsk)
 428 {
 429         struct files_struct * files = tsk->files;
 430
 431         if (files) {
 432                 task_lock(tsk);
 433                 tsk->files = NULL;
 434                 task_unlock(tsk);
 435                 put_files_struct(files);
 436         }
 437 }
 438
 439 struct files_struct init_files = {
 440         .count          = ATOMIC_INIT(1),
 441         .fdt            = &init_files.fdtab,
 442         .fdtab          = {
 443                 .max_fds        = NR_OPEN_DEFAULT,
 444                 .fd             = &init_files.fd_array[0],
 445                 .close_on_exec  = init_files.close_on_exec_init,
 446                 .open_fds       = init_files.open_fds_init,
 447                 .full_fds_bits  = init_files.full_fds_bits_init,
 448         },
 449         .file_lock      = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(init_files.file_lock),
 450         .resize_wait    = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(init_files.resize_wait),
 451 };
 452
 453 static unsigned int find_next_fd(struct fdtable *fdt, unsigned int start)
 454 {
 455         unsigned int maxfd = fdt->max_fds;
 456         unsigned int maxbit = maxfd / BITS_PER_LONG;
 457         unsigned int bitbit = start / BITS_PER_LONG;
 458
 459         bitbit = find_next_zero_bit(fdt->full_fds_bits, maxbit, bitbit) * BITS_PER_LONG;
 460         if (bitbit > maxfd)
 461                 return maxfd;
 462         if (bitbit > start)
 463                 start = bitbit;
 464         return find_next_zero_bit(fdt->open_fds, maxfd, start);
 465 }
 466
 467 /*
 468  * allocate a file descriptor, mark it busy.
 469  */
 470 static int alloc_fd(unsigned start, unsigned end, unsigned flags)
 471 {
 472         struct files_struct *files = current->files;
 473         unsigned int fd;
 474         int error;
 475         struct fdtable *fdt;
 476
 477         spin_lock(&files->file_lock);
 478 repeat:
 479         fdt = files_fdtable(files);
 480         fd = start;
 481         if (fd < files->next_fd)
 482                 fd = files->next_fd;
 483
 484         if (fd < fdt->max_fds)
 485                 fd = find_next_fd(fdt, fd);
 486
 487         /*
 488          * N.B. For clone tasks sharing a files structure, this test
 489          * will limit the total number of files that can be opened.
 490          */
 491         error = -EMFILE;
 492         if (fd >= end)
 493                 goto out;
 494
 495         error = expand_files(files, fd);
 496         if (error < 0)
 497                 goto out;
 498
 499         /*
 500          * If we needed to expand the fs array we
 501          * might have blocked - try again.
 502          */
 503         if (error)
 504                 goto repeat;
 505
 506         if (start <= files->next_fd)
 507                 files->next_fd = fd + 1;
 508
 509         __set_open_fd(fd, fdt);
 510         if (flags & O_CLOEXEC)
 511                 __set_close_on_exec(fd, fdt);
 512         else
 513                 __clear_close_on_exec(fd, fdt);
 514         error = fd;
 515 #if 1
 516         /* Sanity check */
 517         if (rcu_access_pointer(fdt->fd[fd]) != NULL) {
 518                 printk(KERN_WARNING "alloc_fd: slot %d not NULL!\n", fd);
 519                 rcu_assign_pointer(fdt->fd[fd], NULL);
 520         }
 521 #endif
 522
 523 out:
 524         spin_unlock(&files->file_lock);
 525         return error;
 526 }
 527
 528 int __get_unused_fd_flags(unsigned flags, unsigned long nofile)
 529 {
 530         return alloc_fd(0, nofile, flags);
 531 }
 532
 533 int get_unused_fd_flags(unsigned flags)
 534 {
 535         return __get_unused_fd_flags(flags, rlimit(RLIMIT_NOFILE));
 536 }
 537 EXPORT_SYMBOL(get_unused_fd_flags);
 538
 539 static void __put_unused_fd(struct files_struct *files, unsigned int fd)
 540 {
 541         struct fdtable *fdt = files_fdtable(files);
 542         __clear_open_fd(fd, fdt);
 543         if (fd < files->next_fd)
 544                 files->next_fd = fd;
 545 }
 546
 547 void put_unused_fd(unsigned int fd)
 548 {
 549         struct files_struct *files = current->files;
 550         spin_lock(&files->file_lock);
 551         __put_unused_fd(files, fd);
 552         spin_unlock(&files->file_lock);
 553 }
 554
 555 EXPORT_SYMBOL(put_unused_fd);
 556
 557 /*
 558  * Install a file pointer in the fd array.
 559  *
 560  * The VFS is full of places where we drop the files lock between
 561  * setting the open_fds bitmap and installing the file in the file
 562  * array.  At any such point, we are vulnerable to a dup2() race
 563  * installing a file in the array before us.  We need to detect this and
 564  * fput() the struct file we are about to overwrite in this case.
 565  *
 566  * It should never happen - if we allow dup2() do it, _really_ bad things
 567  * will follow.
 568  *
 569  * This consumes the "file" refcount, so callers should treat it
 570  * as if they had called fput(file).
 571  */
 572
 573 void fd_install(unsigned int fd, struct file *file)
 574 {
 575         struct files_struct *files = current->files;
 576         struct fdtable *fdt;
 577
 578         rcu_read_lock_sched();
 579
 580         if (unlikely(files->resize_in_progress)) {
 581                 rcu_read_unlock_sched();
 582                 spin_lock(&files->file_lock);
 583                 fdt = files_fdtable(files);
 584                 BUG_ON(fdt->fd[fd] != NULL);
 585                 rcu_assign_pointer(fdt->fd[fd], file);
 586                 spin_unlock(&files->file_lock);
 587                 return;
 588         }
 589         /* coupled with smp_wmb() in expand_fdtable() */
 590         smp_rmb();
 591         fdt = rcu_dereference_sched(files->fdt);
 592         BUG_ON(fdt->fd[fd] != NULL);
 593         rcu_assign_pointer(fdt->fd[fd], file);
 594         rcu_read_unlock_sched();
 595 }
 596
 597 EXPORT_SYMBOL(fd_install);
 598
 599 /**
 600  * pick_file - return file associatd with fd
 601  * @files: file struct to retrieve file from
 602  * @fd: file descriptor to retrieve file for
 603  *
 604  * If this functions returns an EINVAL error pointer the fd was beyond the
 605  * current maximum number of file descriptors for that fdtable.
 606  *
 607  * Returns: The file associated with @fd, on error returns an error pointer.
 608  */
 609 static struct file *pick_file(struct files_struct *files, unsigned fd)
 610 {
 611         struct file *file;
 612         struct fdtable *fdt;
 613
 614         spin_lock(&files->file_lock);
 615         fdt = files_fdtable(files);
 616         if (fd >= fdt->max_fds) {
 617                 file = ERR_PTR(-EINVAL);
 618                 goto out_unlock;
 619         }
 620         file = fdt->fd[fd];
 621         if (!file) {
 622                 file = ERR_PTR(-EBADF);
 623                 goto out_unlock;
 624         }
 625         rcu_assign_pointer(fdt->fd[fd], NULL);
 626         __put_unused_fd(files, fd);
 627
 628 out_unlock:
 629         spin_unlock(&files->file_lock);
 630         return file;
 631 }
 632
 633 int close_fd(unsigned fd)
 634 {
 635         struct files_struct *files = current->files;
 636         struct file *file;
 637
 638         file = pick_file(files, fd);
 639         if (IS_ERR(file))
 640                 return -EBADF;
 641
 642         return filp_close(file, files);
 643 }
 644 EXPORT_SYMBOL(close_fd); /* for ksys_close() */
 645
 646 /**
 647  * last_fd - return last valid index into fd table
 648  * @cur_fds: files struct
 649  *
 650  * Context: Either rcu read lock or files_lock must be held.
 651  *
 652  * Returns: Last valid index into fdtable.
 653  */
 654 static inline unsigned last_fd(struct fdtable *fdt)
 655 {
 656         return fdt->max_fds - 1;
 657 }
 658
 659 static inline void __range_cloexec(struct files_struct *cur_fds,
 660                                    unsigned int fd, unsigned int max_fd)
 661 {
 662         struct fdtable *fdt;
 663
 664         /* make sure we're using the correct maximum value */
 665         spin_lock(&cur_fds->file_lock);
 666         fdt = files_fdtable(cur_fds);
 667         max_fd = min(last_fd(fdt), max_fd);
 668         if (fd <= max_fd)
 669                 bitmap_set(fdt->close_on_exec, fd, max_fd - fd + 1);
 670         spin_unlock(&cur_fds->file_lock);
 671 }
 672
 673 static inline void __range_close(struct files_struct *cur_fds, unsigned int fd,
 674                                  unsigned int max_fd)
 675 {
 676         while (fd <= max_fd) {
 677                 struct file *file;
 678
 679                 file = pick_file(cur_fds, fd++);
 680                 if (!IS_ERR(file)) {
 681                         /* found a valid file to close */
 682                         filp_close(file, cur_fds);
 683                         cond_resched();
 684                         continue;
 685                 }
 686
 687                 /* beyond the last fd in that table */
 688                 if (PTR_ERR(file) == -EINVAL)
 689                         return;
 690         }
 691 }
 692
 693 /**
 694  * __close_range() - Close all file descriptors in a given range.
 695  *
 696  * @fd:     starting file descriptor to close
 697  * @max_fd: last file descriptor to close
 698  *
 699  * This closes a range of file descriptors. All file descriptors
 700  * from @fd up to and including @max_fd are closed.
 701  */
 702 int __close_range(unsigned fd, unsigned max_fd, unsigned int flags)
 703 {
 704         struct task_struct *me = current;
 705         struct files_struct *cur_fds = me->files, *fds = NULL;
 706
 707         if (flags & ~(CLOSE_RANGE_UNSHARE | CLOSE_RANGE_CLOEXEC))
 708                 return -EINVAL;
 709
 710         if (fd > max_fd)
 711                 return -EINVAL;
 712
 713         if (flags & CLOSE_RANGE_UNSHARE) {
 714                 int ret;
 715                 unsigned int max_unshare_fds = NR_OPEN_MAX;
 716
 717                 /*
 718                  * If the caller requested all fds to be made cloexec we always
 719                  * copy all of the file descriptors since they still want to
 720                  * use them.
 721                  */
 722                 if (!(flags & CLOSE_RANGE_CLOEXEC)) {
 723                         /*
 724                          * If the requested range is greater than the current
 725                          * maximum, we're closing everything so only copy all
 726                          * file descriptors beneath the lowest file descriptor.
 727                          */
 728                         rcu_read_lock();
 729                         if (max_fd >= last_fd(files_fdtable(cur_fds)))
 730                                 max_unshare_fds = fd;
 731                         rcu_read_unlock();
 732                 }
 733
 734                 ret = unshare_fd(CLONE_FILES, max_unshare_fds, &fds);
 735                 if (ret)
 736                         return ret;
 737
 738                 /*
 739                  * We used to share our file descriptor table, and have now
 740                  * created a private one, make sure we're using it below.
 741                  */
 742                 if (fds)
 743                         swap(cur_fds, fds);
 744         }
 745
 746         if (flags & CLOSE_RANGE_CLOEXEC)
 747                 __range_cloexec(cur_fds, fd, max_fd);
 748         else
 749                 __range_close(cur_fds, fd, max_fd);
 750
 751         if (fds) {
 752                 /*
 753                  * We're done closing the files we were supposed to. Time to install
 754                  * the new file descriptor table and drop the old one.
 755                  */
 756                 task_lock(me);
 757                 me->files = cur_fds;
 758                 task_unlock(me);
 759                 put_files_struct(fds);
 760         }
 761
 762         return 0;
 763 }
 764
 765 /*
 766  * See close_fd_get_file() below, this variant assumes current->files->file_lock
 767  * is held.
 768  */
 769 int __close_fd_get_file(unsigned int fd, struct file **res)
 770 {
 771         struct files_struct *files = current->files;
 772         struct file *file;
 773         struct fdtable *fdt;
 774
 775         fdt = files_fdtable(files);
 776         if (fd >= fdt->max_fds)
 777                 goto out_err;
 778         file = fdt->fd[fd];
 779         if (!file)
 780                 goto out_err;
 781         rcu_assign_pointer(fdt->fd[fd], NULL);
 782         __put_unused_fd(files, fd);
 783         get_file(file);
 784         *res = file;
 785         return 0;
 786 out_err:
 787         *res = NULL;
 788         return -ENOENT;
 789 }
 790
 791 /*
 792  * variant of close_fd that gets a ref on the file for later fput.
 793  * The caller must ensure that filp_close() called on the file, and then
 794  * an fput().
 795  */
 796 int close_fd_get_file(unsigned int fd, struct file **res)
 797 {
 798         struct files_struct *files = current->files;
 799         int ret;
 800
 801         spin_lock(&files->file_lock);
 802         ret = __close_fd_get_file(fd, res);
 803         spin_unlock(&files->file_lock);
 804
 805         return ret;
 806 }
 807
 808 void do_close_on_exec(struct files_struct *files)
 809 {
 810         unsigned i;
 811         struct fdtable *fdt;
 812
 813         /* exec unshares first */
 814         spin_lock(&files->file_lock);
 815         for (i = 0; ; i++) {
 816                 unsigned long set;
 817                 unsigned fd = i * BITS_PER_LONG;
 818                 fdt = files_fdtable(files);
 819                 if (fd >= fdt->max_fds)
 820                         break;
 821                 set = fdt->close_on_exec[i];
 822                 if (!set)
 823                         continue;
 824                 fdt->close_on_exec[i] = 0;
 825                 for ( ; set ; fd++, set >>= 1) {
 826                         struct file *file;
 827                         if (!(set & 1))
 828                                 continue;
 829                         file = fdt->fd[fd];
 830                         if (!file)
 831                                 continue;
 832                         rcu_assign_pointer(fdt->fd[fd], NULL);
 833                         __put_unused_fd(files, fd);
 834                         spin_unlock(&files->file_lock);
 835                         filp_close(file, files);
 836                         cond_resched();
 837                         spin_lock(&files->file_lock);
 838                 }
 839
 840         }
 841         spin_unlock(&files->file_lock);
 842 }
 843
 844 static inline struct file *__fget_files_rcu(struct files_struct *files,
 845         unsigned int fd, fmode_t mask, unsigned int refs)
 846 {
 847         for (;;) {
 848                 struct file *file;
 849                 struct fdtable *fdt = rcu_dereference_raw(files->fdt);
 850                 struct file __rcu **fdentry;
 851
 852                 if (unlikely(fd >= fdt->max_fds))
 853                         return NULL;
 854
 855                 fdentry = fdt->fd + array_index_nospec(fd, fdt->max_fds);
 856                 file = rcu_dereference_raw(*fdentry);
 857                 if (unlikely(!file))
 858                         return NULL;
 859
 860                 if (unlikely(file->f_mode & mask))
 861                         return NULL;
 862
 863                 /*
 864                  * Ok, we have a file pointer. However, because we do
 865                  * this all locklessly under RCU, we may be racing with
 866                  * that file being closed.
 867                  *
 868                  * Such a race can take two forms:
 869                  *
 870                  *  (a) the file ref already went down to zero,
 871                  *      and get_file_rcu_many() fails. Just try
 872                  *      again:
 873                  */
 874                 if (unlikely(!get_file_rcu_many(file, refs)))
 875                         continue;
 876
 877                 /*
 878                  *  (b) the file table entry has changed under us.
 879                  *       Note that we don't need to re-check the 'fdt->fd'
 880                  *       pointer having changed, because it always goes
 881                  *       hand-in-hand with 'fdt'.
 882                  *
 883                  * If so, we need to put our refs and try again.
 884                  */
 885                 if (unlikely(rcu_dereference_raw(files->fdt) != fdt) ||
 886                     unlikely(rcu_dereference_raw(*fdentry) != file)) {
 887                         fput_many(file, refs);
 888                         continue;
 889                 }
 890
 891                 /*
 892                  * Ok, we have a ref to the file, and checked that it
 893                  * still exists.
 894                  */
 895                 return file;
 896         }
 897 }
 898
 899 static struct file *__fget_files(struct files_struct *files, unsigned int fd,
 900                                  fmode_t mask, unsigned int refs)
 901 {
 902         struct file *file;
 903
 904         rcu_read_lock();
 905         file = __fget_files_rcu(files, fd, mask, refs);
 906         rcu_read_unlock();
 907
 908         return file;
 909 }
 910
 911 static inline struct file *__fget(unsigned int fd, fmode_t mask,
 912                                   unsigned int refs)
 913 {
 914         return __fget_files(current->files, fd, mask, refs);
 915 }
 916
 917 struct file *fget_many(unsigned int fd, unsigned int refs)
 918 {
 919         return __fget(fd, FMODE_PATH, refs);
 920 }
 921
 922 struct file *fget(unsigned int fd)
 923 {
 924         return __fget(fd, FMODE_PATH, 1);
 925 }
 926 EXPORT_SYMBOL(fget);
 927
 928 struct file *fget_raw(unsigned int fd)
 929 {
 930         return __fget(fd, 0, 1);
 931 }
 932 EXPORT_SYMBOL(fget_raw);
 933
 934 struct file *fget_task(struct task_struct *task, unsigned int fd)
 935 {
 936         struct file *file = NULL;
 937
 938         task_lock(task);
 939         if (task->files)
 940                 file = __fget_files(task->files, fd, 0, 1);
 941         task_unlock(task);
 942
 943         return file;
 944 }
 945
 946 struct file *task_lookup_fd_rcu(struct task_struct *task, unsigned int fd)
 947 {
 948         /* Must be called with rcu_read_lock held */
 949         struct files_struct *files;
 950         struct file *file = NULL;
 951
 952         task_lock(task);
 953         files = task->files;
 954         if (files)
 955                 file = files_lookup_fd_rcu(files, fd);
 956         task_unlock(task);
 957
 958         return file;
 959 }
 960
 961 struct file *task_lookup_next_fd_rcu(struct task_struct *task, unsigned int *ret_fd)
 962 {
 963         /* Must be called with rcu_read_lock held */
 964         struct files_struct *files;
 965         unsigned int fd = *ret_fd;
 966         struct file *file = NULL;
 967
 968         task_lock(task);
 969         files = task->files;
 970         if (files) {
 971                 for (; fd < files_fdtable(files)->max_fds; fd++) {
 972                         file = files_lookup_fd_rcu(files, fd);
 973                         if (file)
 974                                 break;
 975                 }
 976         }
 977         task_unlock(task);
 978         *ret_fd = fd;
 979         return file;
 980 }
 981
 982 /*
 983  * Lightweight file lookup - no refcnt increment if fd table isn't shared.
 984  *
 985  * You can use this instead of fget if you satisfy all of the following
 986  * conditions:
 987  * 1) You must call fput_light before exiting the syscall and returning control
 988  *    to userspace (i.e. you cannot remember the returned struct file * after
 989  *    returning to userspace).
 990  * 2) You must not call filp_close on the returned struct file * in between
 991  *    calls to fget_light and fput_light.
 992  * 3) You must not clone the current task in between the calls to fget_light
 993  *    and fput_light.
 994  *
 995  * The fput_needed flag returned by fget_light should be passed to the
 996  * corresponding fput_light.
 997  */
 998 static unsigned long __fget_light(unsigned int fd, fmode_t mask)
 999 {
1000         struct files_struct *files = current->files;
1001         struct file *file;
1002
1003         if (atomic_read(&files->count) == 1) {
1004                 file = files_lookup_fd_raw(files, fd);
1005                 if (!file || unlikely(file->f_mode & mask))
1006                         return 0;
1007                 return (unsigned long)file;
1008         } else {
1009                 file = __fget(fd, mask, 1);
1010                 if (!file)
1011                         return 0;
1012                 return FDPUT_FPUT | (unsigned long)file;
1013         }
1014 }
1015 unsigned long __fdget(unsigned int fd)
1016 {
1017         return __fget_light(fd, FMODE_PATH);
1018 }
1019 EXPORT_SYMBOL(__fdget);
1020
1021 unsigned long __fdget_raw(unsigned int fd)
1022 {
1023         return __fget_light(fd, 0);
1024 }
1025
1026 unsigned long __fdget_pos(unsigned int fd)
1027 {
1028         unsigned long v = __fdget(fd);
1029         struct file *file = (struct file *)(v & ~3);
1030
1031         if (file && (file->f_mode & FMODE_ATOMIC_POS)) {
1032                 if (file_count(file) > 1) {
1033                         v |= FDPUT_POS_UNLOCK;
1034                         mutex_lock(&file->f_pos_lock);
1035                 }
1036         }
1037         return v;
1038 }
1039
1040 void __f_unlock_pos(struct file *f)
1041 {
1042         mutex_unlock(&f->f_pos_lock);
1043 }
1044
1045 /*
1046  * We only lock f_pos if we have threads or if the file might be
1047  * shared with another process. In both cases we'll have an elevated
1048  * file count (done either by fdget() or by fork()).
1049  */
1050
1051 void set_close_on_exec(unsigned int fd, int flag)
1052 {
1053         struct files_struct *files = current->files;
1054         struct fdtable *fdt;
1055         spin_lock(&files->file_lock);
1056         fdt = files_fdtable(files);
1057         if (flag)
1058                 __set_close_on_exec(fd, fdt);
1059         else
1060                 __clear_close_on_exec(fd, fdt);
1061         spin_unlock(&files->file_lock);
1062 }
1063
1064 bool get_close_on_exec(unsigned int fd)
1065 {
1066         struct files_struct *files = current->files;
1067         struct fdtable *fdt;
1068         bool res;
1069         rcu_read_lock();
1070         fdt = files_fdtable(files);
1071         res = close_on_exec(fd, fdt);
1072         rcu_read_unlock();
1073         return res;
1074 }
1075
1076 static int do_dup2(struct files_struct *files,
1077         struct file *file, unsigned fd, unsigned flags)
1078 __releases(&files->file_lock)
1079 {
1080         struct file *tofree;
1081         struct fdtable *fdt;
1082
1083         /*
1084          * We need to detect attempts to do dup2() over allocated but still
1085          * not finished descriptor.  NB: OpenBSD avoids that at the price of
1086          * extra work in their equivalent of fget() - they insert struct
1087          * file immediately after grabbing descriptor, mark it larval if
1088          * more work (e.g. actual opening) is needed and make sure that
1089          * fget() treats larval files as absent.  Potentially interesting,
1090          * but while extra work in fget() is trivial, locking implications
1091          * and amount of surgery on open()-related paths in VFS are not.
1092          * FreeBSD fails with -EBADF in the same situation, NetBSD "solution"
1093          * deadlocks in rather amusing ways, AFAICS.  All of that is out of
1094          * scope of POSIX or SUS, since neither considers shared descriptor
1095          * tables and this condition does not arise without those.
1096          */
1097         fdt = files_fdtable(files);
1098         tofree = fdt->fd[fd];
1099         if (!tofree && fd_is_open(fd, fdt))
1100                 goto Ebusy;
1101         get_file(file);
1102         rcu_assign_pointer(fdt->fd[fd], file);
1103         __set_open_fd(fd, fdt);
1104         if (flags & O_CLOEXEC)
1105                 __set_close_on_exec(fd, fdt);
1106         else
1107                 __clear_close_on_exec(fd, fdt);
1108         spin_unlock(&files->file_lock);
1109
1110         if (tofree)
1111                 filp_close(tofree, files);
1112
1113         return fd;
1114
1115 Ebusy:
1116         spin_unlock(&files->file_lock);
1117         return -EBUSY;
1118 }
1119
1120 int replace_fd(unsigned fd, struct file *file, unsigned flags)
1121 {
1122         int err;
1123         struct files_struct *files = current->files;
1124
1125         if (!file)
1126                 return close_fd(fd);
1127
1128         if (fd >= rlimit(RLIMIT_NOFILE))
1129                 return -EBADF;
1130
1131         spin_lock(&files->file_lock);
1132         err = expand_files(files, fd);
1133         if (unlikely(err < 0))
1134                 goto out_unlock;
1135         return do_dup2(files, file, fd, flags);
1136
1137 out_unlock:
1138         spin_unlock(&files->file_lock);
1139         return err;
1140 }
1141
1142 /**
1143  * __receive_fd() - Install received file into file descriptor table
1144  * @file: struct file that was received from another process
1145  * @ufd: __user pointer to write new fd number to
1146  * @o_flags: the O_* flags to apply to the new fd entry
1147  *
1148  * Installs a received file into the file descriptor table, with appropriate
1149  * checks and count updates. Optionally writes the fd number to userspace, if
1150  * @ufd is non-NULL.
1151  *
1152  * This helper handles its own reference counting of the incoming
1153  * struct file.
1154  *
1155  * Returns newly install fd or -ve on error.
1156  */
1157 int __receive_fd(struct file *file, int __user *ufd, unsigned int o_flags)
1158 {
1159         int new_fd;
1160         int error;
1161
1162         error = security_file_receive(file);
1163         if (error)
1164                 return error;
1165
1166         new_fd = get_unused_fd_flags(o_flags);
1167         if (new_fd < 0)
1168                 return new_fd;
1169
1170         if (ufd) {
1171                 error = put_user(new_fd, ufd);
1172                 if (error) {
1173                         put_unused_fd(new_fd);
1174                         return error;
1175                 }
1176         }
1177
1178         fd_install(new_fd, get_file(file));
1179         __receive_sock(file);
1180         return new_fd;
1181 }
1182
1183 int receive_fd_replace(int new_fd, struct file *file, unsigned int o_flags)
1184 {
1185         int error;
1186
1187         error = security_file_receive(file);
1188         if (error)
1189                 return error;
1190         error = replace_fd(new_fd, file, o_flags);
1191         if (error)
1192                 return error;
1193         __receive_sock(file);
1194         return new_fd;
1195 }
1196
1197 int receive_fd(struct file *file, unsigned int o_flags)
1198 {
1199         return __receive_fd(file, NULL, o_flags);
1200 }
1201 EXPORT_SYMBOL_GPL(receive_fd);
1202
1203 static int ksys_dup3(unsigned int oldfd, unsigned int newfd, int flags)
1204 {
1205         int err = -EBADF;
1206         struct file *file;
1207         struct files_struct *files = current->files;
1208
1209         if ((flags & ~O_CLOEXEC) != 0)
1210                 return -EINVAL;
1211
1212         if (unlikely(oldfd == newfd))
1213                 return -EINVAL;
1214
1215         if (newfd >= rlimit(RLIMIT_NOFILE))
1216                 return -EBADF;
1217
1218         spin_lock(&files->file_lock);
1219         err = expand_files(files, newfd);
1220         file = files_lookup_fd_locked(files, oldfd);
1221         if (unlikely(!file))
1222                 goto Ebadf;
1223         if (unlikely(err < 0)) {
1224                 if (err == -EMFILE)
1225                         goto Ebadf;
1226                 goto out_unlock;
1227         }
1228         return do_dup2(files, file, newfd, flags);
1229
1230 Ebadf:
1231         err = -EBADF;
1232 out_unlock:
1233         spin_unlock(&files->file_lock);
1234         return err;
1235 }
1236
1237 SYSCALL_DEFINE3(dup3, unsigned int, oldfd, unsigned int, newfd, int, flags)
1238 {
1239         return ksys_dup3(oldfd, newfd, flags);
1240 }
1241
1242 SYSCALL_DEFINE2(dup2, unsigned int, oldfd, unsigned int, newfd)
1243 {
1244         if (unlikely(newfd == oldfd)) { /* corner case */
1245                 struct files_struct *files = current->files;
1246                 int retval = oldfd;
1247
1248                 rcu_read_lock();
1249                 if (!files_lookup_fd_rcu(files, oldfd))
1250                         retval = -EBADF;
1251                 rcu_read_unlock();
1252                 return retval;
1253         }
1254         return ksys_dup3(oldfd, newfd, 0);
1255 }
1256
1257 SYSCALL_DEFINE1(dup, unsigned int, fildes)
1258 {
1259         int ret = -EBADF;
1260         struct file *file = fget_raw(fildes);
1261
1262         if (file) {
1263                 ret = get_unused_fd_flags(0);
1264                 if (ret >= 0)
1265                         fd_install(ret, file);
1266                 else
1267                         fput(file);
1268         }
1269         return ret;
1270 }
1271
1272 int f_dupfd(unsigned int from, struct file *file, unsigned flags)
1273 {
1274         unsigned long nofile = rlimit(RLIMIT_NOFILE);
1275         int err;
1276         if (from >= nofile)
1277                 return -EINVAL;
1278         err = alloc_fd(from, nofile, flags);
1279         if (err >= 0) {
1280                 get_file(file);
1281                 fd_install(err, file);
1282         }
1283         return err;
1284 }
1285
1286 int iterate_fd(struct files_struct *files, unsigned n,
1287                 int (*f)(const void *, struct file *, unsigned),
1288                 const void *p)
1289 {
1290         struct fdtable *fdt;
1291         int res = 0;
1292         if (!files)
1293                 return 0;
1294         spin_lock(&files->file_lock);
1295         for (fdt = files_fdtable(files); n < fdt->max_fds; n++) {
1296                 struct file *file;
1297                 file = rcu_dereference_check_fdtable(files, fdt->fd[n]);
1298                 if (!file)
1299                         continue;
1300                 res = f(p, file, n);
1301                 if (res)
1302                         break;
1303         }
1304         spin_unlock(&files->file_lock);
1305         return res;
1306 }
1307 EXPORT_SYMBOL(iterate_fd);