kernel/futex.c

   1 /*
   2  *  Fast Userspace Mutexes (which I call "Futexes!").
   3  *  (C) Rusty Russell, IBM 2002
   4  *
   5  *  Generalized futexes, futex requeueing, misc fixes by Ingo Molnar
   6  *  (C) Copyright 2003 Red Hat Inc, All Rights Reserved
   7  *
   8  *  Removed page pinning, fix privately mapped COW pages and other cleanups
   9  *  (C) Copyright 2003, 2004 Jamie Lokier
  10  *
  11  *  Thanks to Ben LaHaise for yelling "hashed waitqueues" loudly
  12  *  enough at me, Linus for the original (flawed) idea, Matthew
  13  *  Kirkwood for proof-of-concept implementation.
  14  *
  15  *  "The futexes are also cursed."
  16  *  "But they come in a choice of three flavours!"
  17  *
  18  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  19  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
  20  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  21  *  (at your option) any later version.
  22  *
  23  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  24  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  25  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  26  *  GNU General Public License for more details.
  27  *
  28  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  29  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  30  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  31  */
  32 #include <linux/slab.h>
  33 #include <linux/poll.h>
  34 #include <linux/fs.h>
  35 #include <linux/file.h>
  36 #include <linux/jhash.h>
  37 #include <linux/init.h>
  38 #include <linux/futex.h>
  39 #include <linux/mount.h>
  40 #include <linux/pagemap.h>
  41 #include <linux/syscalls.h>
  42 #include <linux/signal.h>
  43 #include <asm/futex.h>
  44
  45 #define FUTEX_HASHBITS (CONFIG_BASE_SMALL ? 4 : 8)
  46
  47 /*
  48  * Futexes are matched on equal values of this key.
  49  * The key type depends on whether it's a shared or private mapping.
  50  * Don't rearrange members without looking at hash_futex().
  51  *
  52  * offset is aligned to a multiple of sizeof(u32) (== 4) by definition.
  53  * We set bit 0 to indicate if it's an inode-based key.
  54  */
  55 union futex_key {
  56         struct {
  57                 unsigned long pgoff;
  58                 struct inode *inode;
  59                 int offset;
  60         } shared;
  61         struct {
  62                 unsigned long uaddr;
  63                 struct mm_struct *mm;
  64                 int offset;
  65         } private;
  66         struct {
  67                 unsigned long word;
  68                 void *ptr;
  69                 int offset;
  70         } both;
  71 };
  72
  73 /*
  74  * We use this hashed waitqueue instead of a normal wait_queue_t, so
  75  * we can wake only the relevant ones (hashed queues may be shared).
  76  *
  77  * A futex_q has a woken state, just like tasks have TASK_RUNNING.
  78  * It is considered woken when list_empty(&q->list) || q->lock_ptr == 0.
  79  * The order of wakup is always to make the first condition true, then
  80  * wake up q->waiters, then make the second condition true.
  81  */
  82 struct futex_q {
  83         struct list_head list;
  84         wait_queue_head_t waiters;
  85
  86         /* Which hash list lock to use. */
  87         spinlock_t *lock_ptr;
  88
  89         /* Key which the futex is hashed on. */
  90         union futex_key key;
  91
  92         /* For fd, sigio sent using these. */
  93         int fd;
  94         struct file *filp;
  95 };
  96
  97 /*
  98  * Split the global futex_lock into every hash list lock.
  99  */
 100 struct futex_hash_bucket {
 101        spinlock_t              lock;
 102        struct list_head       chain;
 103 };
 104
 105 static struct futex_hash_bucket futex_queues[1<<FUTEX_HASHBITS];
 106
 107 /* Futex-fs vfsmount entry: */
 108 static struct vfsmount *futex_mnt;
 109
 110 /*
 111  * We hash on the keys returned from get_futex_key (see below).
 112  */
 113 static struct futex_hash_bucket *hash_futex(union futex_key *key)
 114 {
 115         u32 hash = jhash2((u32*)&key->both.word,
 116                           (sizeof(key->both.word)+sizeof(key->both.ptr))/4,
 117                           key->both.offset);
 118         return &futex_queues[hash & ((1 << FUTEX_HASHBITS)-1)];
 119 }
 120
 121 /*
 122  * Return 1 if two futex_keys are equal, 0 otherwise.
 123  */
 124 static inline int match_futex(union futex_key *key1, union futex_key *key2)
 125 {
 126         return (key1->both.word == key2->both.word
 127                 && key1->both.ptr == key2->both.ptr
 128                 && key1->both.offset == key2->both.offset);
 129 }
 130
 131 /*
 132  * Get parameters which are the keys for a futex.
 133  *
 134  * For shared mappings, it's (page->index, vma->vm_file->f_dentry->d_inode,
 135  * offset_within_page).  For private mappings, it's (uaddr, current->mm).
 136  * We can usually work out the index without swapping in the page.
 137  *
 138  * Returns: 0, or negative error code.
 139  * The key words are stored in *key on success.
 140  *
 141  * Should be called with &current->mm->mmap_sem but NOT any spinlocks.
 142  */
 143 static int get_futex_key(unsigned long uaddr, union futex_key *key)
 144 {
 145         struct mm_struct *mm = current->mm;
 146         struct vm_area_struct *vma;
 147         struct page *page;
 148         int err;
 149
 150         /*
 151          * The futex address must be "naturally" aligned.
 152          */
 153         key->both.offset = uaddr % PAGE_SIZE;
 154         if (unlikely((key->both.offset % sizeof(u32)) != 0))
 155                 return -EINVAL;
 156         uaddr -= key->both.offset;
 157
 158         /*
 159          * The futex is hashed differently depending on whether
 160          * it's in a shared or private mapping.  So check vma first.
 161          */
 162         vma = find_extend_vma(mm, uaddr);
 163         if (unlikely(!vma))
 164                 return -EFAULT;
 165
 166         /*
 167          * Permissions.
 168          */
 169         if (unlikely((vma->vm_flags & (VM_IO|VM_READ)) != VM_READ))
 170                 return (vma->vm_flags & VM_IO) ? -EPERM : -EACCES;
 171
 172         /*
 173          * Private mappings are handled in a simple way.
 174          *
 175          * NOTE: When userspace waits on a MAP_SHARED mapping, even if
 176          * it's a read-only handle, it's expected that futexes attach to
 177          * the object not the particular process.  Therefore we use
 178          * VM_MAYSHARE here, not VM_SHARED which is restricted to shared
 179          * mappings of _writable_ handles.
 180          */
 181         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))) {
 182                 key->private.mm = mm;
 183                 key->private.uaddr = uaddr;
 184                 return 0;
 185         }
 186
 187         /*
 188          * Linear file mappings are also simple.
 189          */
 190         key->shared.inode = vma->vm_file->f_dentry->d_inode;
 191         key->both.offset++; /* Bit 0 of offset indicates inode-based key. */
 192         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR))) {
 193                 key->shared.pgoff = (((uaddr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT)
 194                                      + vma->vm_pgoff);
 195                 return 0;
 196         }
 197
 198         /*
 199          * We could walk the page table to read the non-linear
 200          * pte, and get the page index without fetching the page
 201          * from swap.  But that's a lot of code to duplicate here
 202          * for a rare case, so we simply fetch the page.
 203          */
 204         err = get_user_pages(current, mm, uaddr, 1, 0, 0, &page, NULL);
 205         if (err >= 0) {
 206                 key->shared.pgoff =
 207                         page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 208                 put_page(page);
 209                 return 0;
 210         }
 211         return err;
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Take a reference to the resource addressed by a key.
 216  * Can be called while holding spinlocks.
 217  *
 218  * NOTE: mmap_sem MUST be held between get_futex_key() and calling this
 219  * function, if it is called at all.  mmap_sem keeps key->shared.inode valid.
 220  */
 221 static inline void get_key_refs(union futex_key *key)
 222 {
 223         if (key->both.ptr != 0) {
 224                 if (key->both.offset & 1)
 225                         atomic_inc(&key->shared.inode->i_count);
 226                 else
 227                         atomic_inc(&key->private.mm->mm_count);
 228         }
 229 }
 230
 231 /*
 232  * Drop a reference to the resource addressed by a key.
 233  * The hash bucket spinlock must not be held.
 234  */
 235 static void drop_key_refs(union futex_key *key)
 236 {
 237         if (key->both.ptr != 0) {
 238                 if (key->both.offset & 1)
 239                         iput(key->shared.inode);
 240                 else
 241                         mmdrop(key->private.mm);
 242         }
 243 }
 244
 245 static inline int get_futex_value_locked(int *dest, int __user *from)
 246 {
 247         int ret;
 248
 249         inc_preempt_count();
 250         ret = __copy_from_user_inatomic(dest, from, sizeof(int));
 251         dec_preempt_count();
 252
 253         return ret ? -EFAULT : 0;
 254 }
 255
 256 /*
 257  * The hash bucket lock must be held when this is called.
 258  * Afterwards, the futex_q must not be accessed.
 259  */
 260 static void wake_futex(struct futex_q *q)
 261 {
 262         list_del_init(&q->list);
 263         if (q->filp)
 264                 send_sigio(&q->filp->f_owner, q->fd, POLL_IN);
 265         /*
 266          * The lock in wake_up_all() is a crucial memory barrier after the
 267          * list_del_init() and also before assigning to q->lock_ptr.
 268          */
 269         wake_up_all(&q->waiters);
 270         /*
 271          * The waiting task can free the futex_q as soon as this is written,
 272          * without taking any locks.  This must come last.
 273          *
 274          * A memory barrier is required here to prevent the following store
 275          * to lock_ptr from getting ahead of the wakeup. Clearing the lock
 276          * at the end of wake_up_all() does not prevent this store from
 277          * moving.
 278          */
 279         wmb();
 280         q->lock_ptr = NULL;
 281 }
 282
 283 /*
 284  * Wake up all waiters hashed on the physical page that is mapped
 285  * to this virtual address:
 286  */
 287 static int futex_wake(unsigned long uaddr, int nr_wake)
 288 {
 289         union futex_key key;
 290         struct futex_hash_bucket *bh;
 291         struct list_head *head;
 292         struct futex_q *this, *next;
 293         int ret;
 294
 295         down_read(&current->mm->mmap_sem);
 296
 297         ret = get_futex_key(uaddr, &key);
 298         if (unlikely(ret != 0))
 299                 goto out;
 300
 301         bh = hash_futex(&key);
 302         spin_lock(&bh->lock);
 303         head = &bh->chain;
 304
 305         list_for_each_entry_safe(this, next, head, list) {
 306                 if (match_futex (&this->key, &key)) {
 307                         wake_futex(this);
 308                         if (++ret >= nr_wake)
 309                                 break;
 310                 }
 311         }
 312
 313         spin_unlock(&bh->lock);
 314 out:
 315         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 316         return ret;
 317 }
 318
 319 /*
 320  * Wake up all waiters hashed on the physical page that is mapped
 321  * to this virtual address:
 322  */
 323 static int futex_wake_op(unsigned long uaddr1, unsigned long uaddr2, int nr_wake, int nr_wake2, int op)
 324 {
 325         union futex_key key1, key2;
 326         struct futex_hash_bucket *bh1, *bh2;
 327         struct list_head *head;
 328         struct futex_q *this, *next;
 329         int ret, op_ret, attempt = 0;
 330
 331 retryfull:
 332         down_read(&current->mm->mmap_sem);
 333
 334         ret = get_futex_key(uaddr1, &key1);
 335         if (unlikely(ret != 0))
 336                 goto out;
 337         ret = get_futex_key(uaddr2, &key2);
 338         if (unlikely(ret != 0))
 339                 goto out;
 340
 341         bh1 = hash_futex(&key1);
 342         bh2 = hash_futex(&key2);
 343
 344 retry:
 345         if (bh1 < bh2)
 346                 spin_lock(&bh1->lock);
 347         spin_lock(&bh2->lock);
 348         if (bh1 > bh2)
 349                 spin_lock(&bh1->lock);
 350
 351         op_ret = futex_atomic_op_inuser(op, (int __user *)uaddr2);
 352         if (unlikely(op_ret < 0)) {
 353                 int dummy;
 354
 355                 spin_unlock(&bh1->lock);
 356                 if (bh1 != bh2)
 357                         spin_unlock(&bh2->lock);
 358
 359 #ifndef CONFIG_MMU
 360                 /* we don't get EFAULT from MMU faults if we don't have an MMU,
 361                  * but we might get them from range checking */
 362                 ret = op_ret;
 363                 goto out;
 364 #endif
 365
 366                 if (unlikely(op_ret != -EFAULT)) {
 367                         ret = op_ret;
 368                         goto out;
 369                 }
 370
 371                 /* futex_atomic_op_inuser needs to both read and write
 372                  * *(int __user *)uaddr2, but we can't modify it
 373                  * non-atomically.  Therefore, if get_user below is not
 374                  * enough, we need to handle the fault ourselves, while
 375                  * still holding the mmap_sem.  */
 376                 if (attempt++) {
 377                         struct vm_area_struct * vma;
 378                         struct mm_struct *mm = current->mm;
 379
 380                         ret = -EFAULT;
 381                         if (attempt >= 2 ||
 382                             !(vma = find_vma(mm, uaddr2)) ||
 383                             vma->vm_start > uaddr2 ||
 384                             !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 385                                 goto out;
 386
 387                         switch (handle_mm_fault(mm, vma, uaddr2, 1)) {
 388                         case VM_FAULT_MINOR:
 389                                 current->min_flt++;
 390                                 break;
 391                         case VM_FAULT_MAJOR:
 392                                 current->maj_flt++;
 393                                 break;
 394                         default:
 395                                 goto out;
 396                         }
 397                         goto retry;
 398                 }
 399
 400                 /* If we would have faulted, release mmap_sem,
 401                  * fault it in and start all over again.  */
 402                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 403
 404                 ret = get_user(dummy, (int __user *)uaddr2);
 405                 if (ret)
 406                         return ret;
 407
 408                 goto retryfull;
 409         }
 410
 411         head = &bh1->chain;
 412
 413         list_for_each_entry_safe(this, next, head, list) {
 414                 if (match_futex (&this->key, &key1)) {
 415                         wake_futex(this);
 416                         if (++ret >= nr_wake)
 417                                 break;
 418                 }
 419         }
 420
 421         if (op_ret > 0) {
 422                 head = &bh2->chain;
 423
 424                 op_ret = 0;
 425                 list_for_each_entry_safe(this, next, head, list) {
 426                         if (match_futex (&this->key, &key2)) {
 427                                 wake_futex(this);
 428                                 if (++op_ret >= nr_wake2)
 429                                         break;
 430                         }
 431                 }
 432                 ret += op_ret;
 433         }
 434
 435         spin_unlock(&bh1->lock);
 436         if (bh1 != bh2)
 437                 spin_unlock(&bh2->lock);
 438 out:
 439         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 440         return ret;
 441 }
 442
 443 /*
 444  * Requeue all waiters hashed on one physical page to another
 445  * physical page.
 446  */
 447 static int futex_requeue(unsigned long uaddr1, unsigned long uaddr2,
 448                          int nr_wake, int nr_requeue, int *valp)
 449 {
 450         union futex_key key1, key2;
 451         struct futex_hash_bucket *bh1, *bh2;
 452         struct list_head *head1;
 453         struct futex_q *this, *next;
 454         int ret, drop_count = 0;
 455
 456  retry:
 457         down_read(&current->mm->mmap_sem);
 458
 459         ret = get_futex_key(uaddr1, &key1);
 460         if (unlikely(ret != 0))
 461                 goto out;
 462         ret = get_futex_key(uaddr2, &key2);
 463         if (unlikely(ret != 0))
 464                 goto out;
 465
 466         bh1 = hash_futex(&key1);
 467         bh2 = hash_futex(&key2);
 468
 469         if (bh1 < bh2)
 470                 spin_lock(&bh1->lock);
 471         spin_lock(&bh2->lock);
 472         if (bh1 > bh2)
 473                 spin_lock(&bh1->lock);
 474
 475         if (likely(valp != NULL)) {
 476                 int curval;
 477
 478                 ret = get_futex_value_locked(&curval, (int __user *)uaddr1);
 479
 480                 if (unlikely(ret)) {
 481                         spin_unlock(&bh1->lock);
 482                         if (bh1 != bh2)
 483                                 spin_unlock(&bh2->lock);
 484
 485                         /* If we would have faulted, release mmap_sem, fault
 486                          * it in and start all over again.
 487                          */
 488                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 489
 490                         ret = get_user(curval, (int __user *)uaddr1);
 491
 492                         if (!ret)
 493                                 goto retry;
 494
 495                         return ret;
 496                 }
 497                 if (curval != *valp) {
 498                         ret = -EAGAIN;
 499                         goto out_unlock;
 500                 }
 501         }
 502
 503         head1 = &bh1->chain;
 504         list_for_each_entry_safe(this, next, head1, list) {
 505                 if (!match_futex (&this->key, &key1))
 506                         continue;
 507                 if (++ret <= nr_wake) {
 508                         wake_futex(this);
 509                 } else {
 510                         list_move_tail(&this->list, &bh2->chain);
 511                         this->lock_ptr = &bh2->lock;
 512                         this->key = key2;
 513                         get_key_refs(&key2);
 514                         drop_count++;
 515
 516                         if (ret - nr_wake >= nr_requeue)
 517                                 break;
 518                         /* Make sure to stop if key1 == key2 */
 519                         if (head1 == &bh2->chain && head1 != &next->list)
 520                                 head1 = &this->list;
 521                 }
 522         }
 523
 524 out_unlock:
 525         spin_unlock(&bh1->lock);
 526         if (bh1 != bh2)
 527                 spin_unlock(&bh2->lock);
 528
 529         /* drop_key_refs() must be called outside the spinlocks. */
 530         while (--drop_count >= 0)
 531                 drop_key_refs(&key1);
 532
 533 out:
 534         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 535         return ret;
 536 }
 537
 538 /* The key must be already stored in q->key. */
 539 static inline struct futex_hash_bucket *
 540 queue_lock(struct futex_q *q, int fd, struct file *filp)
 541 {
 542         struct futex_hash_bucket *bh;
 543
 544         q->fd = fd;
 545         q->filp = filp;
 546
 547         init_waitqueue_head(&q->waiters);
 548
 549         get_key_refs(&q->key);
 550         bh = hash_futex(&q->key);
 551         q->lock_ptr = &bh->lock;
 552
 553         spin_lock(&bh->lock);
 554         return bh;
 555 }
 556
 557 static inline void __queue_me(struct futex_q *q, struct futex_hash_bucket *bh)
 558 {
 559         list_add_tail(&q->list, &bh->chain);
 560         spin_unlock(&bh->lock);
 561 }
 562
 563 static inline void
 564 queue_unlock(struct futex_q *q, struct futex_hash_bucket *bh)
 565 {
 566         spin_unlock(&bh->lock);
 567         drop_key_refs(&q->key);
 568 }
 569
 570 /*
 571  * queue_me and unqueue_me must be called as a pair, each
 572  * exactly once.  They are called with the hashed spinlock held.
 573  */
 574
 575 /* The key must be already stored in q->key. */
 576 static void queue_me(struct futex_q *q, int fd, struct file *filp)
 577 {
 578         struct futex_hash_bucket *bh;
 579         bh = queue_lock(q, fd, filp);
 580         __queue_me(q, bh);
 581 }
 582
 583 /* Return 1 if we were still queued (ie. 0 means we were woken) */
 584 static int unqueue_me(struct futex_q *q)
 585 {
 586         int ret = 0;
 587         spinlock_t *lock_ptr;
 588
 589         /* In the common case we don't take the spinlock, which is nice. */
 590  retry:
 591         lock_ptr = q->lock_ptr;
 592         if (lock_ptr != 0) {
 593                 spin_lock(lock_ptr);
 594                 /*
 595                  * q->lock_ptr can change between reading it and
 596                  * spin_lock(), causing us to take the wrong lock.  This
 597                  * corrects the race condition.
 598                  *
 599                  * Reasoning goes like this: if we have the wrong lock,
 600                  * q->lock_ptr must have changed (maybe several times)
 601                  * between reading it and the spin_lock().  It can
 602                  * change again after the spin_lock() but only if it was
 603                  * already changed before the spin_lock().  It cannot,
 604                  * however, change back to the original value.  Therefore
 605                  * we can detect whether we acquired the correct lock.
 606                  */
 607                 if (unlikely(lock_ptr != q->lock_ptr)) {
 608                         spin_unlock(lock_ptr);
 609                         goto retry;
 610                 }
 611                 WARN_ON(list_empty(&q->list));
 612                 list_del(&q->list);
 613                 spin_unlock(lock_ptr);
 614                 ret = 1;
 615         }
 616
 617         drop_key_refs(&q->key);
 618         return ret;
 619 }
 620
 621 static int futex_wait(unsigned long uaddr, int val, unsigned long time)
 622 {
 623         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
 624         int ret, curval;
 625         struct futex_q q;
 626         struct futex_hash_bucket *bh;
 627
 628  retry:
 629         down_read(&current->mm->mmap_sem);
 630
 631         ret = get_futex_key(uaddr, &q.key);
 632         if (unlikely(ret != 0))
 633                 goto out_release_sem;
 634
 635         bh = queue_lock(&q, -1, NULL);
 636
 637         /*
 638          * Access the page AFTER the futex is queued.
 639          * Order is important:
 640          *
 641          *   Userspace waiter: val = var; if (cond(val)) futex_wait(&var, val);
 642          *   Userspace waker:  if (cond(var)) { var = new; futex_wake(&var); }
 643          *
 644          * The basic logical guarantee of a futex is that it blocks ONLY
 645          * if cond(var) is known to be true at the time of blocking, for
 646          * any cond.  If we queued after testing *uaddr, that would open
 647          * a race condition where we could block indefinitely with
 648          * cond(var) false, which would violate the guarantee.
 649          *
 650          * A consequence is that futex_wait() can return zero and absorb
 651          * a wakeup when *uaddr != val on entry to the syscall.  This is
 652          * rare, but normal.
 653          *
 654          * We hold the mmap semaphore, so the mapping cannot have changed
 655          * since we looked it up in get_futex_key.
 656          */
 657
 658         ret = get_futex_value_locked(&curval, (int __user *)uaddr);
 659
 660         if (unlikely(ret)) {
 661                 queue_unlock(&q, bh);
 662
 663                 /* If we would have faulted, release mmap_sem, fault it in and
 664                  * start all over again.
 665                  */
 666                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 667
 668                 ret = get_user(curval, (int __user *)uaddr);
 669
 670                 if (!ret)
 671                         goto retry;
 672                 return ret;
 673         }
 674         if (curval != val) {
 675                 ret = -EWOULDBLOCK;
 676                 queue_unlock(&q, bh);
 677                 goto out_release_sem;
 678         }
 679
 680         /* Only actually queue if *uaddr contained val.  */
 681         __queue_me(&q, bh);
 682
 683         /*
 684          * Now the futex is queued and we have checked the data, we
 685          * don't want to hold mmap_sem while we sleep.
 686          */
 687         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 688
 689         /*
 690          * There might have been scheduling since the queue_me(), as we
 691          * cannot hold a spinlock across the get_user() in case it
 692          * faults, and we cannot just set TASK_INTERRUPTIBLE state when
 693          * queueing ourselves into the futex hash.  This code thus has to
 694          * rely on the futex_wake() code removing us from hash when it
 695          * wakes us up.
 696          */
 697
 698         /* add_wait_queue is the barrier after __set_current_state. */
 699         __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 700         add_wait_queue(&q.waiters, &wait);
 701         /*
 702          * !list_empty() is safe here without any lock.
 703          * q.lock_ptr != 0 is not safe, because of ordering against wakeup.
 704          */
 705         if (likely(!list_empty(&q.list)))
 706                 time = schedule_timeout(time);
 707         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 708
 709         /*
 710          * NOTE: we don't remove ourselves from the waitqueue because
 711          * we are the only user of it.
 712          */
 713
 714         /* If we were woken (and unqueued), we succeeded, whatever. */
 715         if (!unqueue_me(&q))
 716                 return 0;
 717         if (time == 0)
 718                 return -ETIMEDOUT;
 719         /* We expect signal_pending(current), but another thread may
 720          * have handled it for us already. */
 721         return -EINTR;
 722
 723  out_release_sem:
 724         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 725         return ret;
 726 }
 727
 728 static int futex_close(struct inode *inode, struct file *filp)
 729 {
 730         struct futex_q *q = filp->private_data;
 731
 732         unqueue_me(q);
 733         kfree(q);
 734         return 0;
 735 }
 736
 737 /* This is one-shot: once it's gone off you need a new fd */
 738 static unsigned int futex_poll(struct file *filp,
 739                                struct poll_table_struct *wait)
 740 {
 741         struct futex_q *q = filp->private_data;
 742         int ret = 0;
 743
 744         poll_wait(filp, &q->waiters, wait);
 745
 746         /*
 747          * list_empty() is safe here without any lock.
 748          * q->lock_ptr != 0 is not safe, because of ordering against wakeup.
 749          */
 750         if (list_empty(&q->list))
 751                 ret = POLLIN | POLLRDNORM;
 752
 753         return ret;
 754 }
 755
 756 static struct file_operations futex_fops = {
 757         .release        = futex_close,
 758         .poll           = futex_poll,
 759 };
 760
 761 /*
 762  * Signal allows caller to avoid the race which would occur if they
 763  * set the sigio stuff up afterwards.
 764  */
 765 static int futex_fd(unsigned long uaddr, int signal)
 766 {
 767         struct futex_q *q;
 768         struct file *filp;
 769         int ret, err;
 770
 771         ret = -EINVAL;
 772         if (!valid_signal(signal))
 773                 goto out;
 774
 775         ret = get_unused_fd();
 776         if (ret < 0)
 777                 goto out;
 778         filp = get_empty_filp();
 779         if (!filp) {
 780                 put_unused_fd(ret);
 781                 ret = -ENFILE;
 782                 goto out;
 783         }
 784         filp->f_op = &futex_fops;
 785         filp->f_vfsmnt = mntget(futex_mnt);
 786         filp->f_dentry = dget(futex_mnt->mnt_root);
 787         filp->f_mapping = filp->f_dentry->d_inode->i_mapping;
 788
 789         if (signal) {
 790                 err = f_setown(filp, current->pid, 1);
 791                 if (err < 0) {
 792                         goto error;
 793                 }
 794                 filp->f_owner.signum = signal;
 795         }
 796
 797         q = kmalloc(sizeof(*q), GFP_KERNEL);
 798         if (!q) {
 799                 err = -ENOMEM;
 800                 goto error;
 801         }
 802
 803         down_read(&current->mm->mmap_sem);
 804         err = get_futex_key(uaddr, &q->key);
 805
 806         if (unlikely(err != 0)) {
 807                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 808                 kfree(q);
 809                 goto error;
 810         }
 811
 812         /*
 813          * queue_me() must be called before releasing mmap_sem, because
 814          * key->shared.inode needs to be referenced while holding it.
 815          */
 816         filp->private_data = q;
 817
 818         queue_me(q, ret, filp);
 819         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 820
 821         /* Now we map fd to filp, so userspace can access it */
 822         fd_install(ret, filp);
 823 out:
 824         return ret;
 825 error:
 826         put_unused_fd(ret);
 827         put_filp(filp);
 828         ret = err;
 829         goto out;
 830 }
 831
 832 long do_futex(unsigned long uaddr, int op, int val, unsigned long timeout,
 833                 unsigned long uaddr2, int val2, int val3)
 834 {
 835         int ret;
 836
 837         switch (op) {
 838         case FUTEX_WAIT:
 839                 ret = futex_wait(uaddr, val, timeout);
 840                 break;
 841         case FUTEX_WAKE:
 842                 ret = futex_wake(uaddr, val);
 843                 break;
 844         case FUTEX_FD:
 845                 /* non-zero val means F_SETOWN(getpid()) & F_SETSIG(val) */
 846                 ret = futex_fd(uaddr, val);
 847                 break;
 848         case FUTEX_REQUEUE:
 849                 ret = futex_requeue(uaddr, uaddr2, val, val2, NULL);
 850                 break;
 851         case FUTEX_CMP_REQUEUE:
 852                 ret = futex_requeue(uaddr, uaddr2, val, val2, &val3);
 853                 break;
 854         case FUTEX_WAKE_OP:
 855                 ret = futex_wake_op(uaddr, uaddr2, val, val2, val3);
 856                 break;
 857         default:
 858                 ret = -ENOSYS;
 859         }
 860         return ret;
 861 }
 862
 863
 864 asmlinkage long sys_futex(u32 __user *uaddr, int op, int val,
 865                           struct timespec __user *utime, u32 __user *uaddr2,
 866                           int val3)
 867 {
 868         struct timespec t;
 869         unsigned long timeout = MAX_SCHEDULE_TIMEOUT;
 870         int val2 = 0;
 871
 872         if ((op == FUTEX_WAIT) && utime) {
 873                 if (copy_from_user(&t, utime, sizeof(t)) != 0)
 874                         return -EFAULT;
 875                 timeout = timespec_to_jiffies(&t) + 1;
 876         }
 877         /*
 878          * requeue parameter in 'utime' if op == FUTEX_REQUEUE.
 879          */
 880         if (op >= FUTEX_REQUEUE)
 881                 val2 = (int) (unsigned long) utime;
 882
 883         return do_futex((unsigned long)uaddr, op, val, timeout,
 884                         (unsigned long)uaddr2, val2, val3);
 885 }
 886
 887 static struct super_block *
 888 futexfs_get_sb(struct file_system_type *fs_type,
 889                int flags, const char *dev_name, void *data)
 890 {
 891         return get_sb_pseudo(fs_type, "futex", NULL, 0xBAD1DEA);
 892 }
 893
 894 static struct file_system_type futex_fs_type = {
 895         .name           = "futexfs",
 896         .get_sb         = futexfs_get_sb,
 897         .kill_sb        = kill_anon_super,
 898 };
 899
 900 static int __init init(void)
 901 {
 902         unsigned int i;
 903
 904         register_filesystem(&futex_fs_type);
 905         futex_mnt = kern_mount(&futex_fs_type);
 906
 907         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(futex_queues); i++) {
 908                 INIT_LIST_HEAD(&futex_queues[i].chain);
 909                 spin_lock_init(&futex_queues[i].lock);
 910         }
 911         return 0;
 912 }
 913 __initcall(init);