ipc/sem.c

   1 /*
   2  * linux/ipc/sem.c
   3  * Copyright (C) 1992 Krishna Balasubramanian
   4  * Copyright (C) 1995 Eric Schenk, Bruno Haible
   5  *
   6  * /proc/sysvipc/sem support (c) 1999 Dragos Acostachioaie <dragos@iname.com>
   7  *
   8  * SMP-threaded, sysctl's added
   9  * (c) 1999 Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
  10  * Enforced range limit on SEM_UNDO
  11  * (c) 2001 Red Hat Inc
  12  * Lockless wakeup
  13  * (c) 2003 Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
  14  * Further wakeup optimizations, documentation
  15  * (c) 2010 Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
  16  *
  17  * support for audit of ipc object properties and permission changes
  18  * Dustin Kirkland <dustin.kirkland@us.ibm.com>
  19  *
  20  * namespaces support
  21  * OpenVZ, SWsoft Inc.
  22  * Pavel Emelianov <xemul@openvz.org>
  23  *
  24  * Implementation notes: (May 2010)
  25  * This file implements System V semaphores.
  26  *
  27  * User space visible behavior:
  28  * - FIFO ordering for semop() operations (just FIFO, not starvation
  29  *   protection)
  30  * - multiple semaphore operations that alter the same semaphore in
  31  *   one semop() are handled.
  32  * - sem_ctime (time of last semctl()) is updated in the IPC_SET, SETVAL and
  33  *   SETALL calls.
  34  * - two Linux specific semctl() commands: SEM_STAT, SEM_INFO.
  35  * - undo adjustments at process exit are limited to 0..SEMVMX.
  36  * - namespace are supported.
  37  * - SEMMSL, SEMMNS, SEMOPM and SEMMNI can be configured at runtine by writing
  38  *   to /proc/sys/kernel/sem.
  39  * - statistics about the usage are reported in /proc/sysvipc/sem.
  40  *
  41  * Internals:
  42  * - scalability:
  43  *   - all global variables are read-mostly.
  44  *   - semop() calls and semctl(RMID) are synchronized by RCU.
  45  *   - most operations do write operations (actually: spin_lock calls) to
  46  *     the per-semaphore array structure.
  47  *   Thus: Perfect SMP scaling between independent semaphore arrays.
  48  *         If multiple semaphores in one array are used, then cache line
  49  *         trashing on the semaphore array spinlock will limit the scaling.
  50  * - semncnt and semzcnt are calculated on demand in count_semncnt() and
  51  *   count_semzcnt()
  52  * - the task that performs a successful semop() scans the list of all
  53  *   sleeping tasks and completes any pending operations that can be fulfilled.
  54  *   Semaphores are actively given to waiting tasks (necessary for FIFO).
  55  *   (see update_queue())
  56  * - To improve the scalability, the actual wake-up calls are performed after
  57  *   dropping all locks. (see wake_up_sem_queue_prepare(),
  58  *   wake_up_sem_queue_do())
  59  * - All work is done by the waker, the woken up task does not have to do
  60  *   anything - not even acquiring a lock or dropping a refcount.
  61  * - A woken up task may not even touch the semaphore array anymore, it may
  62  *   have been destroyed already by a semctl(RMID).
  63  * - The synchronizations between wake-ups due to a timeout/signal and a
  64  *   wake-up due to a completed semaphore operation is achieved by using an
  65  *   intermediate state (IN_WAKEUP).
  66  * - UNDO values are stored in an array (one per process and per
  67  *   semaphore array, lazily allocated). For backwards compatibility, multiple
  68  *   modes for the UNDO variables are supported (per process, per thread)
  69  *   (see copy_semundo, CLONE_SYSVSEM)
  70  * - There are two lists of the pending operations: a per-array list
  71  *   and per-semaphore list (stored in the array). This allows to achieve FIFO
  72  *   ordering without always scanning all pending operations.
  73  *   The worst-case behavior is nevertheless O(N^2) for N wakeups.
  74  */
  75
  76 #include <linux/slab.h>
  77 #include <linux/spinlock.h>
  78 #include <linux/init.h>
  79 #include <linux/proc_fs.h>
  80 #include <linux/time.h>
  81 #include <linux/security.h>
  82 #include <linux/syscalls.h>
  83 #include <linux/audit.h>
  84 #include <linux/capability.h>
  85 #include <linux/seq_file.h>
  86 #include <linux/rwsem.h>
  87 #include <linux/nsproxy.h>
  88 #include <linux/ipc_namespace.h>
  89
  90 #include <asm/uaccess.h>
  91 #include "util.h"
  92
  93 /* One semaphore structure for each semaphore in the system. */
  94 struct sem {
  95         int     semval;         /* current value */
  96         int     sempid;         /* pid of last operation */
  97         spinlock_t      lock;   /* spinlock for fine-grained semtimedop */
  98         struct list_head sem_pending; /* pending single-sop operations */
  99 };
 100
 101 /* One queue for each sleeping process in the system. */
 102 struct sem_queue {
 103         struct list_head        list;    /* queue of pending operations */
 104         struct task_struct      *sleeper; /* this process */
 105         struct sem_undo         *undo;   /* undo structure */
 106         int                     pid;     /* process id of requesting process */
 107         int                     status;  /* completion status of operation */
 108         struct sembuf           *sops;   /* array of pending operations */
 109         int                     nsops;   /* number of operations */
 110         int                     alter;   /* does *sops alter the array? */
 111 };
 112
 113 /* Each task has a list of undo requests. They are executed automatically
 114  * when the process exits.
 115  */
 116 struct sem_undo {
 117         struct list_head        list_proc;      /* per-process list: *
 118                                                  * all undos from one process
 119                                                  * rcu protected */
 120         struct rcu_head         rcu;            /* rcu struct for sem_undo */
 121         struct sem_undo_list    *ulp;           /* back ptr to sem_undo_list */
 122         struct list_head        list_id;        /* per semaphore array list:
 123                                                  * all undos for one array */
 124         int                     semid;          /* semaphore set identifier */
 125         short                   *semadj;        /* array of adjustments */
 126                                                 /* one per semaphore */
 127 };
 128
 129 /* sem_undo_list controls shared access to the list of sem_undo structures
 130  * that may be shared among all a CLONE_SYSVSEM task group.
 131  */
 132 struct sem_undo_list {
 133         atomic_t                refcnt;
 134         spinlock_t              lock;
 135         struct list_head        list_proc;
 136 };
 137
 138
 139 #define sem_ids(ns)     ((ns)->ids[IPC_SEM_IDS])
 140
 141 #define sem_checkid(sma, semid) ipc_checkid(&sma->sem_perm, semid)
 142
 143 static int newary(struct ipc_namespace *, struct ipc_params *);
 144 static void freeary(struct ipc_namespace *, struct kern_ipc_perm *);
 145 #ifdef CONFIG_PROC_FS
 146 static int sysvipc_sem_proc_show(struct seq_file *s, void *it);
 147 #endif
 148
 149 #define SEMMSL_FAST     256 /* 512 bytes on stack */
 150 #define SEMOPM_FAST     64  /* ~ 372 bytes on stack */
 151
 152 /*
 153  * linked list protection:
 154  *      sem_undo.id_next,
 155  *      sem_array.sem_pending{,last},
 156  *      sem_array.sem_undo: sem_lock() for read/write
 157  *      sem_undo.proc_next: only "current" is allowed to read/write that field.
 158  *
 159  */
 160
 161 #define sc_semmsl       sem_ctls[0]
 162 #define sc_semmns       sem_ctls[1]
 163 #define sc_semopm       sem_ctls[2]
 164 #define sc_semmni       sem_ctls[3]
 165
 166 void sem_init_ns(struct ipc_namespace *ns)
 167 {
 168         ns->sc_semmsl = SEMMSL;
 169         ns->sc_semmns = SEMMNS;
 170         ns->sc_semopm = SEMOPM;
 171         ns->sc_semmni = SEMMNI;
 172         ns->used_sems = 0;
 173         ipc_init_ids(&ns->ids[IPC_SEM_IDS]);
 174 }
 175
 176 #ifdef CONFIG_IPC_NS
 177 void sem_exit_ns(struct ipc_namespace *ns)
 178 {
 179         free_ipcs(ns, &sem_ids(ns), freeary);
 180         idr_destroy(&ns->ids[IPC_SEM_IDS].ipcs_idr);
 181 }
 182 #endif
 183
 184 void __init sem_init (void)
 185 {
 186         sem_init_ns(&init_ipc_ns);
 187         ipc_init_proc_interface("sysvipc/sem",
 188                                 "       key      semid perms      nsems   uid   gid  cuid  cgid      otime      ctime\n",
 189                                 IPC_SEM_IDS, sysvipc_sem_proc_show);
 190 }
 191
 192 /*
 193  * If the request contains only one semaphore operation, and there are
 194  * no complex transactions pending, lock only the semaphore involved.
 195  * Otherwise, lock the entire semaphore array, since we either have
 196  * multiple semaphores in our own semops, or we need to look at
 197  * semaphores from other pending complex operations.
 198  *
 199  * Carefully guard against sma->complex_count changing between zero
 200  * and non-zero while we are spinning for the lock. The value of
 201  * sma->complex_count cannot change while we are holding the lock,
 202  * so sem_unlock should be fine.
 203  *
 204  * The global lock path checks that all the local locks have been released,
 205  * checking each local lock once. This means that the local lock paths
 206  * cannot start their critical sections while the global lock is held.
 207  */
 208 static inline int sem_lock(struct sem_array *sma, struct sembuf *sops,
 209                               int nsops)
 210 {
 211         int locknum;
 212  again:
 213         if (nsops == 1 && !sma->complex_count) {
 214                 struct sem *sem = sma->sem_base + sops->sem_num;
 215
 216                 /* Lock just the semaphore we are interested in. */
 217                 spin_lock(&sem->lock);
 218
 219                 /*
 220                  * If sma->complex_count was set while we were spinning,
 221                  * we may need to look at things we did not lock here.
 222                  */
 223                 if (unlikely(sma->complex_count)) {
 224                         spin_unlock(&sem->lock);
 225                         goto lock_array;
 226                 }
 227
 228                 /*
 229                  * Another process is holding the global lock on the
 230                  * sem_array; we cannot enter our critical section,
 231                  * but have to wait for the global lock to be released.
 232                  */
 233                 if (unlikely(spin_is_locked(&sma->sem_perm.lock))) {
 234                         spin_unlock(&sem->lock);
 235                         spin_unlock_wait(&sma->sem_perm.lock);
 236                         goto again;
 237                 }
 238
 239                 locknum = sops->sem_num;
 240         } else {
 241                 int i;
 242                 /*
 243                  * Lock the semaphore array, and wait for all of the
 244                  * individual semaphore locks to go away.  The code
 245                  * above ensures no new single-lock holders will enter
 246                  * their critical section while the array lock is held.
 247                  */
 248  lock_array:
 249                 spin_lock(&sma->sem_perm.lock);
 250                 for (i = 0; i < sma->sem_nsems; i++) {
 251                         struct sem *sem = sma->sem_base + i;
 252                         spin_unlock_wait(&sem->lock);
 253                 }
 254                 locknum = -1;
 255         }
 256         return locknum;
 257 }
 258
 259 static inline void sem_unlock(struct sem_array *sma, int locknum)
 260 {
 261         if (locknum == -1) {
 262                 spin_unlock(&sma->sem_perm.lock);
 263         } else {
 264                 struct sem *sem = sma->sem_base + locknum;
 265                 spin_unlock(&sem->lock);
 266         }
 267 }
 268
 269 /*
 270  * sem_lock_(check_) routines are called in the paths where the rw_mutex
 271  * is not held.
 272  *
 273  * The caller holds the RCU read lock.
 274  */
 275 static inline struct sem_array *sem_obtain_lock(struct ipc_namespace *ns,
 276                         int id, struct sembuf *sops, int nsops, int *locknum)
 277 {
 278         struct kern_ipc_perm *ipcp;
 279         struct sem_array *sma;
 280
 281         ipcp = ipc_obtain_object(&sem_ids(ns), id);
 282         if (IS_ERR(ipcp))
 283                 return ERR_CAST(ipcp);
 284
 285         sma = container_of(ipcp, struct sem_array, sem_perm);
 286         *locknum = sem_lock(sma, sops, nsops);
 287
 288         /* ipc_rmid() may have already freed the ID while sem_lock
 289          * was spinning: verify that the structure is still valid
 290          */
 291         if (!ipcp->deleted)
 292                 return container_of(ipcp, struct sem_array, sem_perm);
 293
 294         sem_unlock(sma, *locknum);
 295         return ERR_PTR(-EINVAL);
 296 }
 297
 298 static inline struct sem_array *sem_obtain_object(struct ipc_namespace *ns, int id)
 299 {
 300         struct kern_ipc_perm *ipcp = ipc_obtain_object(&sem_ids(ns), id);
 301
 302         if (IS_ERR(ipcp))
 303                 return ERR_CAST(ipcp);
 304
 305         return container_of(ipcp, struct sem_array, sem_perm);
 306 }
 307
 308 static inline struct sem_array *sem_obtain_object_check(struct ipc_namespace *ns,
 309                                                         int id)
 310 {
 311         struct kern_ipc_perm *ipcp = ipc_obtain_object_check(&sem_ids(ns), id);
 312
 313         if (IS_ERR(ipcp))
 314                 return ERR_CAST(ipcp);
 315
 316         return container_of(ipcp, struct sem_array, sem_perm);
 317 }
 318
 319 static inline void sem_lock_and_putref(struct sem_array *sma)
 320 {
 321         sem_lock(sma, NULL, -1);
 322         ipc_rcu_putref(sma);
 323 }
 324
 325 static inline void sem_putref(struct sem_array *sma)
 326 {
 327         ipc_rcu_putref(sma);
 328 }
 329
 330 static inline void sem_rmid(struct ipc_namespace *ns, struct sem_array *s)
 331 {
 332         ipc_rmid(&sem_ids(ns), &s->sem_perm);
 333 }
 334
 335 /*
 336  * Lockless wakeup algorithm:
 337  * Without the check/retry algorithm a lockless wakeup is possible:
 338  * - queue.status is initialized to -EINTR before blocking.
 339  * - wakeup is performed by
 340  *      * unlinking the queue entry from sma->sem_pending
 341  *      * setting queue.status to IN_WAKEUP
 342  *        This is the notification for the blocked thread that a
 343  *        result value is imminent.
 344  *      * call wake_up_process
 345  *      * set queue.status to the final value.
 346  * - the previously blocked thread checks queue.status:
 347  *      * if it's IN_WAKEUP, then it must wait until the value changes
 348  *      * if it's not -EINTR, then the operation was completed by
 349  *        update_queue. semtimedop can return queue.status without
 350  *        performing any operation on the sem array.
 351  *      * otherwise it must acquire the spinlock and check what's up.
 352  *
 353  * The two-stage algorithm is necessary to protect against the following
 354  * races:
 355  * - if queue.status is set after wake_up_process, then the woken up idle
 356  *   thread could race forward and try (and fail) to acquire sma->lock
 357  *   before update_queue had a chance to set queue.status
 358  * - if queue.status is written before wake_up_process and if the
 359  *   blocked process is woken up by a signal between writing
 360  *   queue.status and the wake_up_process, then the woken up
 361  *   process could return from semtimedop and die by calling
 362  *   sys_exit before wake_up_process is called. Then wake_up_process
 363  *   will oops, because the task structure is already invalid.
 364  *   (yes, this happened on s390 with sysv msg).
 365  *
 366  */
 367 #define IN_WAKEUP       1
 368
 369 /**
 370  * newary - Create a new semaphore set
 371  * @ns: namespace
 372  * @params: ptr to the structure that contains key, semflg and nsems
 373  *
 374  * Called with sem_ids.rw_mutex held (as a writer)
 375  */
 376
 377 static int newary(struct ipc_namespace *ns, struct ipc_params *params)
 378 {
 379         int id;
 380         int retval;
 381         struct sem_array *sma;
 382         int size;
 383         key_t key = params->key;
 384         int nsems = params->u.nsems;
 385         int semflg = params->flg;
 386         int i;
 387
 388         if (!nsems)
 389                 return -EINVAL;
 390         if (ns->used_sems + nsems > ns->sc_semmns)
 391                 return -ENOSPC;
 392
 393         size = sizeof (*sma) + nsems * sizeof (struct sem);
 394         sma = ipc_rcu_alloc(size);
 395         if (!sma) {
 396                 return -ENOMEM;
 397         }
 398         memset (sma, 0, size);
 399
 400         sma->sem_perm.mode = (semflg & S_IRWXUGO);
 401         sma->sem_perm.key = key;
 402
 403         sma->sem_perm.security = NULL;
 404         retval = security_sem_alloc(sma);
 405         if (retval) {
 406                 ipc_rcu_putref(sma);
 407                 return retval;
 408         }
 409
 410         id = ipc_addid(&sem_ids(ns), &sma->sem_perm, ns->sc_semmni);
 411         if (id < 0) {
 412                 security_sem_free(sma);
 413                 ipc_rcu_putref(sma);
 414                 return id;
 415         }
 416         ns->used_sems += nsems;
 417
 418         sma->sem_base = (struct sem *) &sma[1];
 419
 420         for (i = 0; i < nsems; i++) {
 421                 INIT_LIST_HEAD(&sma->sem_base[i].sem_pending);
 422                 spin_lock_init(&sma->sem_base[i].lock);
 423         }
 424
 425         sma->complex_count = 0;
 426         INIT_LIST_HEAD(&sma->sem_pending);
 427         INIT_LIST_HEAD(&sma->list_id);
 428         sma->sem_nsems = nsems;
 429         sma->sem_ctime = get_seconds();
 430         sem_unlock(sma, -1);
 431         rcu_read_unlock();
 432
 433         return sma->sem_perm.id;
 434 }
 435
 436
 437 /*
 438  * Called with sem_ids.rw_mutex and ipcp locked.
 439  */
 440 static inline int sem_security(struct kern_ipc_perm *ipcp, int semflg)
 441 {
 442         struct sem_array *sma;
 443
 444         sma = container_of(ipcp, struct sem_array, sem_perm);
 445         return security_sem_associate(sma, semflg);
 446 }
 447
 448 /*
 449  * Called with sem_ids.rw_mutex and ipcp locked.
 450  */
 451 static inline int sem_more_checks(struct kern_ipc_perm *ipcp,
 452                                 struct ipc_params *params)
 453 {
 454         struct sem_array *sma;
 455
 456         sma = container_of(ipcp, struct sem_array, sem_perm);
 457         if (params->u.nsems > sma->sem_nsems)
 458                 return -EINVAL;
 459
 460         return 0;
 461 }
 462
 463 SYSCALL_DEFINE3(semget, key_t, key, int, nsems, int, semflg)
 464 {
 465         struct ipc_namespace *ns;
 466         struct ipc_ops sem_ops;
 467         struct ipc_params sem_params;
 468
 469         ns = current->nsproxy->ipc_ns;
 470
 471         if (nsems < 0 || nsems > ns->sc_semmsl)
 472                 return -EINVAL;
 473
 474         sem_ops.getnew = newary;
 475         sem_ops.associate = sem_security;
 476         sem_ops.more_checks = sem_more_checks;
 477
 478         sem_params.key = key;
 479         sem_params.flg = semflg;
 480         sem_params.u.nsems = nsems;
 481
 482         return ipcget(ns, &sem_ids(ns), &sem_ops, &sem_params);
 483 }
 484
 485 /*
 486  * Determine whether a sequence of semaphore operations would succeed
 487  * all at once. Return 0 if yes, 1 if need to sleep, else return error code.
 488  */
 489
 490 static int try_atomic_semop (struct sem_array * sma, struct sembuf * sops,
 491                              int nsops, struct sem_undo *un, int pid)
 492 {
 493         int result, sem_op;
 494         struct sembuf *sop;
 495         struct sem * curr;
 496
 497         for (sop = sops; sop < sops + nsops; sop++) {
 498                 curr = sma->sem_base + sop->sem_num;
 499                 sem_op = sop->sem_op;
 500                 result = curr->semval;
 501
 502                 if (!sem_op && result)
 503                         goto would_block;
 504
 505                 result += sem_op;
 506                 if (result < 0)
 507                         goto would_block;
 508                 if (result > SEMVMX)
 509                         goto out_of_range;
 510                 if (sop->sem_flg & SEM_UNDO) {
 511                         int undo = un->semadj[sop->sem_num] - sem_op;
 512                         /*
 513                          *      Exceeding the undo range is an error.
 514                          */
 515                         if (undo < (-SEMAEM - 1) || undo > SEMAEM)
 516                                 goto out_of_range;
 517                 }
 518                 curr->semval = result;
 519         }
 520
 521         sop--;
 522         while (sop >= sops) {
 523                 sma->sem_base[sop->sem_num].sempid = pid;
 524                 if (sop->sem_flg & SEM_UNDO)
 525                         un->semadj[sop->sem_num] -= sop->sem_op;
 526                 sop--;
 527         }
 528
 529         return 0;
 530
 531 out_of_range:
 532         result = -ERANGE;
 533         goto undo;
 534
 535 would_block:
 536         if (sop->sem_flg & IPC_NOWAIT)
 537                 result = -EAGAIN;
 538         else
 539                 result = 1;
 540
 541 undo:
 542         sop--;
 543         while (sop >= sops) {
 544                 sma->sem_base[sop->sem_num].semval -= sop->sem_op;
 545                 sop--;
 546         }
 547
 548         return result;
 549 }
 550
 551 /** wake_up_sem_queue_prepare(q, error): Prepare wake-up
 552  * @q: queue entry that must be signaled
 553  * @error: Error value for the signal
 554  *
 555  * Prepare the wake-up of the queue entry q.
 556  */
 557 static void wake_up_sem_queue_prepare(struct list_head *pt,
 558                                 struct sem_queue *q, int error)
 559 {
 560         if (list_empty(pt)) {
 561                 /*
 562                  * Hold preempt off so that we don't get preempted and have the
 563                  * wakee busy-wait until we're scheduled back on.
 564                  */
 565                 preempt_disable();
 566         }
 567         q->status = IN_WAKEUP;
 568         q->pid = error;
 569
 570         list_add_tail(&q->list, pt);
 571 }
 572
 573 /**
 574  * wake_up_sem_queue_do(pt) - do the actual wake-up
 575  * @pt: list of tasks to be woken up
 576  *
 577  * Do the actual wake-up.
 578  * The function is called without any locks held, thus the semaphore array
 579  * could be destroyed already and the tasks can disappear as soon as the
 580  * status is set to the actual return code.
 581  */
 582 static void wake_up_sem_queue_do(struct list_head *pt)
 583 {
 584         struct sem_queue *q, *t;
 585         int did_something;
 586
 587         did_something = !list_empty(pt);
 588         list_for_each_entry_safe(q, t, pt, list) {
 589                 wake_up_process(q->sleeper);
 590                 /* q can disappear immediately after writing q->status. */
 591                 smp_wmb();
 592                 q->status = q->pid;
 593         }
 594         if (did_something)
 595                 preempt_enable();
 596 }
 597
 598 static void unlink_queue(struct sem_array *sma, struct sem_queue *q)
 599 {
 600         list_del(&q->list);
 601         if (q->nsops > 1)
 602                 sma->complex_count--;
 603 }
 604
 605 /** check_restart(sma, q)
 606  * @sma: semaphore array
 607  * @q: the operation that just completed
 608  *
 609  * update_queue is O(N^2) when it restarts scanning the whole queue of
 610  * waiting operations. Therefore this function checks if the restart is
 611  * really necessary. It is called after a previously waiting operation
 612  * was completed.
 613  */
 614 static int check_restart(struct sem_array *sma, struct sem_queue *q)
 615 {
 616         struct sem *curr;
 617         struct sem_queue *h;
 618
 619         /* if the operation didn't modify the array, then no restart */
 620         if (q->alter == 0)
 621                 return 0;
 622
 623         /* pending complex operations are too difficult to analyse */
 624         if (sma->complex_count)
 625                 return 1;
 626
 627         /* we were a sleeping complex operation. Too difficult */
 628         if (q->nsops > 1)
 629                 return 1;
 630
 631         curr = sma->sem_base + q->sops[0].sem_num;
 632
 633         /* No-one waits on this queue */
 634         if (list_empty(&curr->sem_pending))
 635                 return 0;
 636
 637         /* the new semaphore value */
 638         if (curr->semval) {
 639                 /* It is impossible that someone waits for the new value:
 640                  * - q is a previously sleeping simple operation that
 641                  *   altered the array. It must be a decrement, because
 642                  *   simple increments never sleep.
 643                  * - The value is not 0, thus wait-for-zero won't proceed.
 644                  * - If there are older (higher priority) decrements
 645                  *   in the queue, then they have observed the original
 646                  *   semval value and couldn't proceed. The operation
 647                  *   decremented to value - thus they won't proceed either.
 648                  */
 649                 BUG_ON(q->sops[0].sem_op >= 0);
 650                 return 0;
 651         }
 652         /*
 653          * semval is 0. Check if there are wait-for-zero semops.
 654          * They must be the first entries in the per-semaphore queue
 655          */
 656         h = list_first_entry(&curr->sem_pending, struct sem_queue, list);
 657         BUG_ON(h->nsops != 1);
 658         BUG_ON(h->sops[0].sem_num != q->sops[0].sem_num);
 659
 660         /* Yes, there is a wait-for-zero semop. Restart */
 661         if (h->sops[0].sem_op == 0)
 662                 return 1;
 663
 664         /* Again - no-one is waiting for the new value. */
 665         return 0;
 666 }
 667
 668
 669 /**
 670  * update_queue(sma, semnum): Look for tasks that can be completed.
 671  * @sma: semaphore array.
 672  * @semnum: semaphore that was modified.
 673  * @pt: list head for the tasks that must be woken up.
 674  *
 675  * update_queue must be called after a semaphore in a semaphore array
 676  * was modified. If multiple semaphores were modified, update_queue must
 677  * be called with semnum = -1, as well as with the number of each modified
 678  * semaphore.
 679  * The tasks that must be woken up are added to @pt. The return code
 680  * is stored in q->pid.
 681  * The function return 1 if at least one semop was completed successfully.
 682  */
 683 static int update_queue(struct sem_array *sma, int semnum, struct list_head *pt)
 684 {
 685         struct sem_queue *q;
 686         struct list_head *walk;
 687         struct list_head *pending_list;
 688         int semop_completed = 0;
 689
 690         if (semnum == -1)
 691                 pending_list = &sma->sem_pending;
 692         else
 693                 pending_list = &sma->sem_base[semnum].sem_pending;
 694
 695 again:
 696         walk = pending_list->next;
 697         while (walk != pending_list) {
 698                 int error, restart;
 699
 700                 q = container_of(walk, struct sem_queue, list);
 701                 walk = walk->next;
 702
 703                 /* If we are scanning the single sop, per-semaphore list of
 704                  * one semaphore and that semaphore is 0, then it is not
 705                  * necessary to scan the "alter" entries: simple increments
 706                  * that affect only one entry succeed immediately and cannot
 707                  * be in the  per semaphore pending queue, and decrements
 708                  * cannot be successful if the value is already 0.
 709                  */
 710                 if (semnum != -1 && sma->sem_base[semnum].semval == 0 &&
 711                                 q->alter)
 712                         break;
 713
 714                 error = try_atomic_semop(sma, q->sops, q->nsops,
 715                                          q->undo, q->pid);
 716
 717                 /* Does q->sleeper still need to sleep? */
 718                 if (error > 0)
 719                         continue;
 720
 721                 unlink_queue(sma, q);
 722
 723                 if (error) {
 724                         restart = 0;
 725                 } else {
 726                         semop_completed = 1;
 727                         restart = check_restart(sma, q);
 728                 }
 729
 730                 wake_up_sem_queue_prepare(pt, q, error);
 731                 if (restart)
 732                         goto again;
 733         }
 734         return semop_completed;
 735 }
 736
 737 /**
 738  * do_smart_update(sma, sops, nsops, otime, pt) - optimized update_queue
 739  * @sma: semaphore array
 740  * @sops: operations that were performed
 741  * @nsops: number of operations
 742  * @otime: force setting otime
 743  * @pt: list head of the tasks that must be woken up.
 744  *
 745  * do_smart_update() does the required called to update_queue, based on the
 746  * actual changes that were performed on the semaphore array.
 747  * Note that the function does not do the actual wake-up: the caller is
 748  * responsible for calling wake_up_sem_queue_do(@pt).
 749  * It is safe to perform this call after dropping all locks.
 750  */
 751 static void do_smart_update(struct sem_array *sma, struct sembuf *sops, int nsops,
 752                         int otime, struct list_head *pt)
 753 {
 754         int i;
 755
 756         if (sma->complex_count || sops == NULL) {
 757                 if (update_queue(sma, -1, pt))
 758                         otime = 1;
 759         }
 760
 761         if (!sops) {
 762                 /* No semops; something special is going on. */
 763                 for (i = 0; i < sma->sem_nsems; i++) {
 764                         if (update_queue(sma, i, pt))
 765                                 otime = 1;
 766                 }
 767                 goto done;
 768         }
 769
 770         /* Check the semaphores that were modified. */
 771         for (i = 0; i < nsops; i++) {
 772                 if (sops[i].sem_op > 0 ||
 773                         (sops[i].sem_op < 0 &&
 774                                 sma->sem_base[sops[i].sem_num].semval == 0))
 775                         if (update_queue(sma, sops[i].sem_num, pt))
 776                                 otime = 1;
 777         }
 778 done:
 779         if (otime)
 780                 sma->sem_otime = get_seconds();
 781 }
 782
 783
 784 /* The following counts are associated to each semaphore:
 785  *   semncnt        number of tasks waiting on semval being nonzero
 786  *   semzcnt        number of tasks waiting on semval being zero
 787  * This model assumes that a task waits on exactly one semaphore.
 788  * Since semaphore operations are to be performed atomically, tasks actually
 789  * wait on a whole sequence of semaphores simultaneously.
 790  * The counts we return here are a rough approximation, but still
 791  * warrant that semncnt+semzcnt>0 if the task is on the pending queue.
 792  */
 793 static int count_semncnt (struct sem_array * sma, ushort semnum)
 794 {
 795         int semncnt;
 796         struct sem_queue * q;
 797
 798         semncnt = 0;
 799         list_for_each_entry(q, &sma->sem_pending, list) {
 800                 struct sembuf * sops = q->sops;
 801                 int nsops = q->nsops;
 802                 int i;
 803                 for (i = 0; i < nsops; i++)
 804                         if (sops[i].sem_num == semnum
 805                             && (sops[i].sem_op < 0)
 806                             && !(sops[i].sem_flg & IPC_NOWAIT))
 807                                 semncnt++;
 808         }
 809         return semncnt;
 810 }
 811
 812 static int count_semzcnt (struct sem_array * sma, ushort semnum)
 813 {
 814         int semzcnt;
 815         struct sem_queue * q;
 816
 817         semzcnt = 0;
 818         list_for_each_entry(q, &sma->sem_pending, list) {
 819                 struct sembuf * sops = q->sops;
 820                 int nsops = q->nsops;
 821                 int i;
 822                 for (i = 0; i < nsops; i++)
 823                         if (sops[i].sem_num == semnum
 824                             && (sops[i].sem_op == 0)
 825                             && !(sops[i].sem_flg & IPC_NOWAIT))
 826                                 semzcnt++;
 827         }
 828         return semzcnt;
 829 }
 830
 831 /* Free a semaphore set. freeary() is called with sem_ids.rw_mutex locked
 832  * as a writer and the spinlock for this semaphore set hold. sem_ids.rw_mutex
 833  * remains locked on exit.
 834  */
 835 static void freeary(struct ipc_namespace *ns, struct kern_ipc_perm *ipcp)
 836 {
 837         struct sem_undo *un, *tu;
 838         struct sem_queue *q, *tq;
 839         struct sem_array *sma = container_of(ipcp, struct sem_array, sem_perm);
 840         struct list_head tasks;
 841         int i;
 842
 843         /* Free the existing undo structures for this semaphore set.  */
 844         assert_spin_locked(&sma->sem_perm.lock);
 845         list_for_each_entry_safe(un, tu, &sma->list_id, list_id) {
 846                 list_del(&un->list_id);
 847                 spin_lock(&un->ulp->lock);
 848                 un->semid = -1;
 849                 list_del_rcu(&un->list_proc);
 850                 spin_unlock(&un->ulp->lock);
 851                 kfree_rcu(un, rcu);
 852         }
 853
 854         /* Wake up all pending processes and let them fail with EIDRM. */
 855         INIT_LIST_HEAD(&tasks);
 856         list_for_each_entry_safe(q, tq, &sma->sem_pending, list) {
 857                 unlink_queue(sma, q);
 858                 wake_up_sem_queue_prepare(&tasks, q, -EIDRM);
 859         }
 860         for (i = 0; i < sma->sem_nsems; i++) {
 861                 struct sem *sem = sma->sem_base + i;
 862                 list_for_each_entry_safe(q, tq, &sem->sem_pending, list) {
 863                         unlink_queue(sma, q);
 864                         wake_up_sem_queue_prepare(&tasks, q, -EIDRM);
 865                 }
 866         }
 867
 868         /* Remove the semaphore set from the IDR */
 869         sem_rmid(ns, sma);
 870         sem_unlock(sma, -1);
 871         rcu_read_unlock();
 872
 873         wake_up_sem_queue_do(&tasks);
 874         ns->used_sems -= sma->sem_nsems;
 875         security_sem_free(sma);
 876         ipc_rcu_putref(sma);
 877 }
 878
 879 static unsigned long copy_semid_to_user(void __user *buf, struct semid64_ds *in, int version)
 880 {
 881         switch(version) {
 882         case IPC_64:
 883                 return copy_to_user(buf, in, sizeof(*in));
 884         case IPC_OLD:
 885             {
 886                 struct semid_ds out;
 887
 888                 memset(&out, 0, sizeof(out));
 889
 890                 ipc64_perm_to_ipc_perm(&in->sem_perm, &out.sem_perm);
 891
 892                 out.sem_otime   = in->sem_otime;
 893                 out.sem_ctime   = in->sem_ctime;
 894                 out.sem_nsems   = in->sem_nsems;
 895
 896                 return copy_to_user(buf, &out, sizeof(out));
 897             }
 898         default:
 899                 return -EINVAL;
 900         }
 901 }
 902
 903 static int semctl_nolock(struct ipc_namespace *ns, int semid,
 904                          int cmd, int version, void __user *p)
 905 {
 906         int err;
 907         struct sem_array *sma;
 908
 909         switch(cmd) {
 910         case IPC_INFO:
 911         case SEM_INFO:
 912         {
 913                 struct seminfo seminfo;
 914                 int max_id;
 915
 916                 err = security_sem_semctl(NULL, cmd);
 917                 if (err)
 918                         return err;
 919
 920                 memset(&seminfo,0,sizeof(seminfo));
 921                 seminfo.semmni = ns->sc_semmni;
 922                 seminfo.semmns = ns->sc_semmns;
 923                 seminfo.semmsl = ns->sc_semmsl;
 924                 seminfo.semopm = ns->sc_semopm;
 925                 seminfo.semvmx = SEMVMX;
 926                 seminfo.semmnu = SEMMNU;
 927                 seminfo.semmap = SEMMAP;
 928                 seminfo.semume = SEMUME;
 929                 down_read(&sem_ids(ns).rw_mutex);
 930                 if (cmd == SEM_INFO) {
 931                         seminfo.semusz = sem_ids(ns).in_use;
 932                         seminfo.semaem = ns->used_sems;
 933                 } else {
 934                         seminfo.semusz = SEMUSZ;
 935                         seminfo.semaem = SEMAEM;
 936                 }
 937                 max_id = ipc_get_maxid(&sem_ids(ns));
 938                 up_read(&sem_ids(ns).rw_mutex);
 939                 if (copy_to_user(p, &seminfo, sizeof(struct seminfo)))
 940                         return -EFAULT;
 941                 return (max_id < 0) ? 0: max_id;
 942         }
 943         case IPC_STAT:
 944         case SEM_STAT:
 945         {
 946                 struct semid64_ds tbuf;
 947                 int id = 0;
 948
 949                 memset(&tbuf, 0, sizeof(tbuf));
 950
 951                 if (cmd == SEM_STAT) {
 952                         rcu_read_lock();
 953                         sma = sem_obtain_object(ns, semid);
 954                         if (IS_ERR(sma)) {
 955                                 err = PTR_ERR(sma);
 956                                 goto out_unlock;
 957                         }
 958                         id = sma->sem_perm.id;
 959                 } else {
 960                         rcu_read_lock();
 961                         sma = sem_obtain_object_check(ns, semid);
 962                         if (IS_ERR(sma)) {
 963                                 err = PTR_ERR(sma);
 964                                 goto out_unlock;
 965                         }
 966                 }
 967
 968                 err = -EACCES;
 969                 if (ipcperms(ns, &sma->sem_perm, S_IRUGO))
 970                         goto out_unlock;
 971
 972                 err = security_sem_semctl(sma, cmd);
 973                 if (err)
 974                         goto out_unlock;
 975
 976                 kernel_to_ipc64_perm(&sma->sem_perm, &tbuf.sem_perm);
 977                 tbuf.sem_otime  = sma->sem_otime;
 978                 tbuf.sem_ctime  = sma->sem_ctime;
 979                 tbuf.sem_nsems  = sma->sem_nsems;
 980                 rcu_read_unlock();
 981                 if (copy_semid_to_user(p, &tbuf, version))
 982                         return -EFAULT;
 983                 return id;
 984         }
 985         default:
 986                 return -EINVAL;
 987         }
 988 out_unlock:
 989         rcu_read_unlock();
 990         return err;
 991 }
 992
 993 static int semctl_setval(struct ipc_namespace *ns, int semid, int semnum,
 994                 unsigned long arg)
 995 {
 996         struct sem_undo *un;
 997         struct sem_array *sma;
 998         struct sem* curr;
 999         int err;
1000         struct list_head tasks;
1001         int val;
1002 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(__BIG_ENDIAN)
1003         /* big-endian 64bit */
1004         val = arg >> 32;
1005 #else
1006         /* 32bit or little-endian 64bit */
1007         val = arg;
1008 #endif
1009
1010         if (val > SEMVMX || val < 0)
1011                 return -ERANGE;
1012
1013         INIT_LIST_HEAD(&tasks);
1014
1015         rcu_read_lock();
1016         sma = sem_obtain_object_check(ns, semid);
1017         if (IS_ERR(sma)) {
1018                 rcu_read_unlock();
1019                 return PTR_ERR(sma);
1020         }
1021
1022         if (semnum < 0 || semnum >= sma->sem_nsems) {
1023                 rcu_read_unlock();
1024                 return -EINVAL;
1025         }
1026
1027
1028         if (ipcperms(ns, &sma->sem_perm, S_IWUGO)) {
1029                 rcu_read_unlock();
1030                 return -EACCES;
1031         }
1032
1033         err = security_sem_semctl(sma, SETVAL);
1034         if (err) {
1035                 rcu_read_unlock();
1036                 return -EACCES;
1037         }
1038
1039         sem_lock(sma, NULL, -1);
1040
1041         curr = &sma->sem_base[semnum];
1042
1043         assert_spin_locked(&sma->sem_perm.lock);
1044         list_for_each_entry(un, &sma->list_id, list_id)
1045                 un->semadj[semnum] = 0;
1046
1047         curr->semval = val;
1048         curr->sempid = task_tgid_vnr(current);
1049         sma->sem_ctime = get_seconds();
1050         /* maybe some queued-up processes were waiting for this */
1051         do_smart_update(sma, NULL, 0, 0, &tasks);
1052         sem_unlock(sma, -1);
1053         rcu_read_unlock();
1054         wake_up_sem_queue_do(&tasks);
1055         return 0;
1056 }
1057
1058 static int semctl_main(struct ipc_namespace *ns, int semid, int semnum,
1059                 int cmd, void __user *p)
1060 {
1061         struct sem_array *sma;
1062         struct sem* curr;
1063         int err, nsems;
1064         ushort fast_sem_io[SEMMSL_FAST];
1065         ushort* sem_io = fast_sem_io;
1066         struct list_head tasks;
1067
1068         INIT_LIST_HEAD(&tasks);
1069
1070         rcu_read_lock();
1071         sma = sem_obtain_object_check(ns, semid);
1072         if (IS_ERR(sma)) {
1073                 rcu_read_unlock();
1074                 return PTR_ERR(sma);
1075         }
1076
1077         nsems = sma->sem_nsems;
1078
1079         err = -EACCES;
1080         if (ipcperms(ns, &sma->sem_perm, cmd == SETALL ? S_IWUGO : S_IRUGO))
1081                 goto out_rcu_wakeup;
1082
1083         err = security_sem_semctl(sma, cmd);
1084         if (err)
1085                 goto out_rcu_wakeup;
1086
1087         err = -EACCES;
1088         switch (cmd) {
1089         case GETALL:
1090         {
1091                 ushort __user *array = p;
1092                 int i;
1093
1094                 sem_lock(sma, NULL, -1);
1095                 if(nsems > SEMMSL_FAST) {
1096                         if (!ipc_rcu_getref(sma)) {
1097                                 sem_unlock(sma, -1);
1098                                 rcu_read_unlock();
1099                                 err = -EIDRM;
1100                                 goto out_free;
1101                         }
1102                         sem_unlock(sma, -1);
1103                         rcu_read_unlock();
1104                         sem_io = ipc_alloc(sizeof(ushort)*nsems);
1105                         if(sem_io == NULL) {
1106                                 sem_putref(sma);
1107                                 return -ENOMEM;
1108                         }
1109
1110                         rcu_read_lock();
1111                         sem_lock_and_putref(sma);
1112                         if (sma->sem_perm.deleted) {
1113                                 sem_unlock(sma, -1);
1114                                 rcu_read_unlock();
1115                                 err = -EIDRM;
1116                                 goto out_free;
1117                         }
1118                 }
1119                 for (i = 0; i < sma->sem_nsems; i++)
1120                         sem_io[i] = sma->sem_base[i].semval;
1121                 sem_unlock(sma, -1);
1122                 rcu_read_unlock();
1123                 err = 0;
1124                 if(copy_to_user(array, sem_io, nsems*sizeof(ushort)))
1125                         err = -EFAULT;
1126                 goto out_free;
1127         }
1128         case SETALL:
1129         {
1130                 int i;
1131                 struct sem_undo *un;
1132
1133                 if (!ipc_rcu_getref(sma)) {
1134                         rcu_read_unlock();
1135                         return -EIDRM;
1136                 }
1137                 rcu_read_unlock();
1138
1139                 if(nsems > SEMMSL_FAST) {
1140                         sem_io = ipc_alloc(sizeof(ushort)*nsems);
1141                         if(sem_io == NULL) {
1142                                 sem_putref(sma);
1143                                 return -ENOMEM;
1144                         }
1145                 }
1146
1147                 if (copy_from_user (sem_io, p, nsems*sizeof(ushort))) {
1148                         sem_putref(sma);
1149                         err = -EFAULT;
1150                         goto out_free;
1151                 }
1152
1153                 for (i = 0; i < nsems; i++) {
1154                         if (sem_io[i] > SEMVMX) {
1155                                 sem_putref(sma);
1156                                 err = -ERANGE;
1157                                 goto out_free;
1158                         }
1159                 }
1160                 rcu_read_lock();
1161                 sem_lock_and_putref(sma);
1162                 if (sma->sem_perm.deleted) {
1163                         sem_unlock(sma, -1);
1164                         rcu_read_unlock();
1165                         err = -EIDRM;
1166                         goto out_free;
1167                 }
1168
1169                 for (i = 0; i < nsems; i++)
1170                         sma->sem_base[i].semval = sem_io[i];
1171
1172                 assert_spin_locked(&sma->sem_perm.lock);
1173                 list_for_each_entry(un, &sma->list_id, list_id) {
1174                         for (i = 0; i < nsems; i++)
1175                                 un->semadj[i] = 0;
1176                 }
1177                 sma->sem_ctime = get_seconds();
1178                 /* maybe some queued-up processes were waiting for this */
1179                 do_smart_update(sma, NULL, 0, 0, &tasks);
1180                 err = 0;
1181                 goto out_unlock;
1182         }
1183         /* GETVAL, GETPID, GETNCTN, GETZCNT: fall-through */
1184         }
1185         err = -EINVAL;
1186         if (semnum < 0 || semnum >= nsems)
1187                 goto out_rcu_wakeup;
1188
1189         sem_lock(sma, NULL, -1);
1190         curr = &sma->sem_base[semnum];
1191
1192         switch (cmd) {
1193         case GETVAL:
1194                 err = curr->semval;
1195                 goto out_unlock;
1196         case GETPID:
1197                 err = curr->sempid;
1198                 goto out_unlock;
1199         case GETNCNT:
1200                 err = count_semncnt(sma,semnum);
1201                 goto out_unlock;
1202         case GETZCNT:
1203                 err = count_semzcnt(sma,semnum);
1204                 goto out_unlock;
1205         }
1206
1207 out_unlock:
1208         sem_unlock(sma, -1);
1209 out_rcu_wakeup:
1210         rcu_read_unlock();
1211         wake_up_sem_queue_do(&tasks);
1212 out_free:
1213         if(sem_io != fast_sem_io)
1214                 ipc_free(sem_io, sizeof(ushort)*nsems);
1215         return err;
1216 }
1217
1218 static inline unsigned long
1219 copy_semid_from_user(struct semid64_ds *out, void __user *buf, int version)
1220 {
1221         switch(version) {
1222         case IPC_64:
1223                 if (copy_from_user(out, buf, sizeof(*out)))
1224                         return -EFAULT;
1225                 return 0;
1226         case IPC_OLD:
1227             {
1228                 struct semid_ds tbuf_old;
1229
1230                 if(copy_from_user(&tbuf_old, buf, sizeof(tbuf_old)))
1231                         return -EFAULT;
1232
1233                 out->sem_perm.uid       = tbuf_old.sem_perm.uid;
1234                 out->sem_perm.gid       = tbuf_old.sem_perm.gid;
1235                 out->sem_perm.mode      = tbuf_old.sem_perm.mode;
1236
1237                 return 0;
1238             }
1239         default:
1240                 return -EINVAL;
1241         }
1242 }
1243
1244 /*
1245  * This function handles some semctl commands which require the rw_mutex
1246  * to be held in write mode.
1247  * NOTE: no locks must be held, the rw_mutex is taken inside this function.
1248  */
1249 static int semctl_down(struct ipc_namespace *ns, int semid,
1250                        int cmd, int version, void __user *p)
1251 {
1252         struct sem_array *sma;
1253         int err;
1254         struct semid64_ds semid64;
1255         struct kern_ipc_perm *ipcp;
1256
1257         if(cmd == IPC_SET) {
1258                 if (copy_semid_from_user(&semid64, p, version))
1259                         return -EFAULT;
1260         }
1261
1262         ipcp = ipcctl_pre_down_nolock(ns, &sem_ids(ns), semid, cmd,
1263                                       &semid64.sem_perm, 0);
1264         if (IS_ERR(ipcp))
1265                 return PTR_ERR(ipcp);
1266
1267         sma = container_of(ipcp, struct sem_array, sem_perm);
1268
1269         err = security_sem_semctl(sma, cmd);
1270         if (err) {
1271                 rcu_read_unlock();
1272                 goto out_up;
1273         }
1274
1275         switch(cmd){
1276         case IPC_RMID:
1277                 sem_lock(sma, NULL, -1);
1278                 freeary(ns, ipcp);
1279                 goto out_up;
1280         case IPC_SET:
1281                 sem_lock(sma, NULL, -1);
1282                 err = ipc_update_perm(&semid64.sem_perm, ipcp);
1283                 if (err)
1284                         goto out_unlock;
1285                 sma->sem_ctime = get_seconds();
1286                 break;
1287         default:
1288                 rcu_read_unlock();
1289                 err = -EINVAL;
1290                 goto out_up;
1291         }
1292
1293 out_unlock:
1294         sem_unlock(sma, -1);
1295         rcu_read_unlock();
1296 out_up:
1297         up_write(&sem_ids(ns).rw_mutex);
1298         return err;
1299 }
1300
1301 SYSCALL_DEFINE4(semctl, int, semid, int, semnum, int, cmd, unsigned long, arg)
1302 {
1303         int version;
1304         struct ipc_namespace *ns;
1305         void __user *p = (void __user *)arg;
1306
1307         if (semid < 0)
1308                 return -EINVAL;
1309
1310         version = ipc_parse_version(&cmd);
1311         ns = current->nsproxy->ipc_ns;
1312
1313         switch(cmd) {
1314         case IPC_INFO:
1315         case SEM_INFO:
1316         case IPC_STAT:
1317         case SEM_STAT:
1318                 return semctl_nolock(ns, semid, cmd, version, p);
1319         case GETALL:
1320         case GETVAL:
1321         case GETPID:
1322         case GETNCNT:
1323         case GETZCNT:
1324         case SETALL:
1325                 return semctl_main(ns, semid, semnum, cmd, p);
1326         case SETVAL:
1327                 return semctl_setval(ns, semid, semnum, arg);
1328         case IPC_RMID:
1329         case IPC_SET:
1330                 return semctl_down(ns, semid, cmd, version, p);
1331         default:
1332                 return -EINVAL;
1333         }
1334 }
1335
1336 /* If the task doesn't already have a undo_list, then allocate one
1337  * here.  We guarantee there is only one thread using this undo list,
1338  * and current is THE ONE
1339  *
1340  * If this allocation and assignment succeeds, but later
1341  * portions of this code fail, there is no need to free the sem_undo_list.
1342  * Just let it stay associated with the task, and it'll be freed later
1343  * at exit time.
1344  *
1345  * This can block, so callers must hold no locks.
1346  */
1347 static inline int get_undo_list(struct sem_undo_list **undo_listp)
1348 {
1349         struct sem_undo_list *undo_list;
1350
1351         undo_list = current->sysvsem.undo_list;
1352         if (!undo_list) {
1353                 undo_list = kzalloc(sizeof(*undo_list), GFP_KERNEL);
1354                 if (undo_list == NULL)
1355                         return -ENOMEM;
1356                 spin_lock_init(&undo_list->lock);
1357                 atomic_set(&undo_list->refcnt, 1);
1358                 INIT_LIST_HEAD(&undo_list->list_proc);
1359
1360                 current->sysvsem.undo_list = undo_list;
1361         }
1362         *undo_listp = undo_list;
1363         return 0;
1364 }
1365
1366 static struct sem_undo *__lookup_undo(struct sem_undo_list *ulp, int semid)
1367 {
1368         struct sem_undo *un;
1369
1370         list_for_each_entry_rcu(un, &ulp->list_proc, list_proc) {
1371                 if (un->semid == semid)
1372                         return un;
1373         }
1374         return NULL;
1375 }
1376
1377 static struct sem_undo *lookup_undo(struct sem_undo_list *ulp, int semid)
1378 {
1379         struct sem_undo *un;
1380
1381         assert_spin_locked(&ulp->lock);
1382
1383         un = __lookup_undo(ulp, semid);
1384         if (un) {
1385                 list_del_rcu(&un->list_proc);
1386                 list_add_rcu(&un->list_proc, &ulp->list_proc);
1387         }
1388         return un;
1389 }
1390
1391 /**
1392  * find_alloc_undo - Lookup (and if not present create) undo array
1393  * @ns: namespace
1394  * @semid: semaphore array id
1395  *
1396  * The function looks up (and if not present creates) the undo structure.
1397  * The size of the undo structure depends on the size of the semaphore
1398  * array, thus the alloc path is not that straightforward.
1399  * Lifetime-rules: sem_undo is rcu-protected, on success, the function
1400  * performs a rcu_read_lock().
1401  */
1402 static struct sem_undo *find_alloc_undo(struct ipc_namespace *ns, int semid)
1403 {
1404         struct sem_array *sma;
1405         struct sem_undo_list *ulp;
1406         struct sem_undo *un, *new;
1407         int nsems, error;
1408
1409         error = get_undo_list(&ulp);
1410         if (error)
1411                 return ERR_PTR(error);
1412
1413         rcu_read_lock();
1414         spin_lock(&ulp->lock);
1415         un = lookup_undo(ulp, semid);
1416         spin_unlock(&ulp->lock);
1417         if (likely(un!=NULL))
1418                 goto out;
1419
1420         /* no undo structure around - allocate one. */
1421         /* step 1: figure out the size of the semaphore array */
1422         sma = sem_obtain_object_check(ns, semid);
1423         if (IS_ERR(sma)) {
1424                 rcu_read_unlock();
1425                 return ERR_CAST(sma);
1426         }
1427
1428         nsems = sma->sem_nsems;
1429         if (!ipc_rcu_getref(sma)) {
1430                 rcu_read_unlock();
1431                 un = ERR_PTR(-EIDRM);
1432                 goto out;
1433         }
1434         rcu_read_unlock();
1435
1436         /* step 2: allocate new undo structure */
1437         new = kzalloc(sizeof(struct sem_undo) + sizeof(short)*nsems, GFP_KERNEL);
1438         if (!new) {
1439                 sem_putref(sma);
1440                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1441         }
1442
1443         /* step 3: Acquire the lock on semaphore array */
1444         rcu_read_lock();
1445         sem_lock_and_putref(sma);
1446         if (sma->sem_perm.deleted) {
1447                 sem_unlock(sma, -1);
1448                 rcu_read_unlock();
1449                 kfree(new);
1450                 un = ERR_PTR(-EIDRM);
1451                 goto out;
1452         }
1453         spin_lock(&ulp->lock);
1454
1455         /*
1456          * step 4: check for races: did someone else allocate the undo struct?
1457          */
1458         un = lookup_undo(ulp, semid);
1459         if (un) {
1460                 kfree(new);
1461                 goto success;
1462         }
1463         /* step 5: initialize & link new undo structure */
1464         new->semadj = (short *) &new[1];
1465         new->ulp = ulp;
1466         new->semid = semid;
1467         assert_spin_locked(&ulp->lock);
1468         list_add_rcu(&new->list_proc, &ulp->list_proc);
1469         assert_spin_locked(&sma->sem_perm.lock);
1470         list_add(&new->list_id, &sma->list_id);
1471         un = new;
1472
1473 success:
1474         spin_unlock(&ulp->lock);
1475         sem_unlock(sma, -1);
1476 out:
1477         return un;
1478 }
1479
1480
1481 /**
1482  * get_queue_result - Retrieve the result code from sem_queue
1483  * @q: Pointer to queue structure
1484  *
1485  * Retrieve the return code from the pending queue. If IN_WAKEUP is found in
1486  * q->status, then we must loop until the value is replaced with the final
1487  * value: This may happen if a task is woken up by an unrelated event (e.g.
1488  * signal) and in parallel the task is woken up by another task because it got
1489  * the requested semaphores.
1490  *
1491  * The function can be called with or without holding the semaphore spinlock.
1492  */
1493 static int get_queue_result(struct sem_queue *q)
1494 {
1495         int error;
1496
1497         error = q->status;
1498         while (unlikely(error == IN_WAKEUP)) {
1499                 cpu_relax();
1500                 error = q->status;
1501         }
1502
1503         return error;
1504 }
1505
1506
1507 SYSCALL_DEFINE4(semtimedop, int, semid, struct sembuf __user *, tsops,
1508                 unsigned, nsops, const struct timespec __user *, timeout)
1509 {
1510         int error = -EINVAL;
1511         struct sem_array *sma;
1512         struct sembuf fast_sops[SEMOPM_FAST];
1513         struct sembuf* sops = fast_sops, *sop;
1514         struct sem_undo *un;
1515         int undos = 0, alter = 0, max, locknum;
1516         struct sem_queue queue;
1517         unsigned long jiffies_left = 0;
1518         struct ipc_namespace *ns;
1519         struct list_head tasks;
1520
1521         ns = current->nsproxy->ipc_ns;
1522
1523         if (nsops < 1 || semid < 0)
1524                 return -EINVAL;
1525         if (nsops > ns->sc_semopm)
1526                 return -E2BIG;
1527         if(nsops > SEMOPM_FAST) {
1528                 sops = kmalloc(sizeof(*sops)*nsops,GFP_KERNEL);
1529                 if(sops==NULL)
1530                         return -ENOMEM;
1531         }
1532         if (copy_from_user (sops, tsops, nsops * sizeof(*tsops))) {
1533                 error=-EFAULT;
1534                 goto out_free;
1535         }
1536         if (timeout) {
1537                 struct timespec _timeout;
1538                 if (copy_from_user(&_timeout, timeout, sizeof(*timeout))) {
1539                         error = -EFAULT;
1540                         goto out_free;
1541                 }
1542                 if (_timeout.tv_sec < 0 || _timeout.tv_nsec < 0 ||
1543                         _timeout.tv_nsec >= 1000000000L) {
1544                         error = -EINVAL;
1545                         goto out_free;
1546                 }
1547                 jiffies_left = timespec_to_jiffies(&_timeout);
1548         }
1549         max = 0;
1550         for (sop = sops; sop < sops + nsops; sop++) {
1551                 if (sop->sem_num >= max)
1552                         max = sop->sem_num;
1553                 if (sop->sem_flg & SEM_UNDO)
1554                         undos = 1;
1555                 if (sop->sem_op != 0)
1556                         alter = 1;
1557         }
1558
1559         INIT_LIST_HEAD(&tasks);
1560
1561         if (undos) {
1562                 /* On success, find_alloc_undo takes the rcu_read_lock */
1563                 un = find_alloc_undo(ns, semid);
1564                 if (IS_ERR(un)) {
1565                         error = PTR_ERR(un);
1566                         goto out_free;
1567                 }
1568         } else {
1569                 un = NULL;
1570                 rcu_read_lock();
1571         }
1572
1573         sma = sem_obtain_object_check(ns, semid);
1574         if (IS_ERR(sma)) {
1575                 rcu_read_unlock();
1576                 error = PTR_ERR(sma);
1577                 goto out_free;
1578         }
1579
1580         error = -EFBIG;
1581         if (max >= sma->sem_nsems)
1582                 goto out_rcu_wakeup;
1583
1584         error = -EACCES;
1585         if (ipcperms(ns, &sma->sem_perm, alter ? S_IWUGO : S_IRUGO))
1586                 goto out_rcu_wakeup;
1587
1588         error = security_sem_semop(sma, sops, nsops, alter);
1589         if (error)
1590                 goto out_rcu_wakeup;
1591
1592         /*
1593          * semid identifiers are not unique - find_alloc_undo may have
1594          * allocated an undo structure, it was invalidated by an RMID
1595          * and now a new array with received the same id. Check and fail.
1596          * This case can be detected checking un->semid. The existence of
1597          * "un" itself is guaranteed by rcu.
1598          */
1599         error = -EIDRM;
1600         locknum = sem_lock(sma, sops, nsops);
1601         if (un && un->semid == -1)
1602                 goto out_unlock_free;
1603
1604         error = try_atomic_semop (sma, sops, nsops, un, task_tgid_vnr(current));
1605         if (error <= 0) {
1606                 if (alter && error == 0)
1607                         do_smart_update(sma, sops, nsops, 1, &tasks);
1608
1609                 goto out_unlock_free;
1610         }
1611
1612         /* We need to sleep on this operation, so we put the current
1613          * task into the pending queue and go to sleep.
1614          */
1615
1616         queue.sops = sops;
1617         queue.nsops = nsops;
1618         queue.undo = un;
1619         queue.pid = task_tgid_vnr(current);
1620         queue.alter = alter;
1621
1622         if (nsops == 1) {
1623                 struct sem *curr;
1624                 curr = &sma->sem_base[sops->sem_num];
1625
1626                 if (alter)
1627                         list_add_tail(&queue.list, &curr->sem_pending);
1628                 else
1629                         list_add(&queue.list, &curr->sem_pending);
1630         } else {
1631                 if (alter)
1632                         list_add_tail(&queue.list, &sma->sem_pending);
1633                 else
1634                         list_add(&queue.list, &sma->sem_pending);
1635                 sma->complex_count++;
1636         }
1637
1638         queue.status = -EINTR;
1639         queue.sleeper = current;
1640
1641 sleep_again:
1642         current->state = TASK_INTERRUPTIBLE;
1643         sem_unlock(sma, locknum);
1644         rcu_read_unlock();
1645
1646         if (timeout)
1647                 jiffies_left = schedule_timeout(jiffies_left);
1648         else
1649                 schedule();
1650
1651         error = get_queue_result(&queue);
1652
1653         if (error != -EINTR) {
1654                 /* fast path: update_queue already obtained all requested
1655                  * resources.
1656                  * Perform a smp_mb(): User space could assume that semop()
1657                  * is a memory barrier: Without the mb(), the cpu could
1658                  * speculatively read in user space stale data that was
1659                  * overwritten by the previous owner of the semaphore.
1660                  */
1661                 smp_mb();
1662
1663                 goto out_free;
1664         }
1665
1666         rcu_read_lock();
1667         sma = sem_obtain_lock(ns, semid, sops, nsops, &locknum);
1668
1669         /*
1670          * Wait until it's guaranteed that no wakeup_sem_queue_do() is ongoing.
1671          */
1672         error = get_queue_result(&queue);
1673
1674         /*
1675          * Array removed? If yes, leave without sem_unlock().
1676          */
1677         if (IS_ERR(sma)) {
1678                 rcu_read_unlock();
1679                 goto out_free;
1680         }
1681
1682
1683         /*
1684          * If queue.status != -EINTR we are woken up by another process.
1685          * Leave without unlink_queue(), but with sem_unlock().
1686          */
1687
1688         if (error != -EINTR) {
1689                 goto out_unlock_free;
1690         }
1691
1692         /*
1693          * If an interrupt occurred we have to clean up the queue
1694          */
1695         if (timeout && jiffies_left == 0)
1696                 error = -EAGAIN;
1697
1698         /*
1699          * If the wakeup was spurious, just retry
1700          */
1701         if (error == -EINTR && !signal_pending(current))
1702                 goto sleep_again;
1703
1704         unlink_queue(sma, &queue);
1705
1706 out_unlock_free:
1707         sem_unlock(sma, locknum);
1708 out_rcu_wakeup:
1709         rcu_read_unlock();
1710         wake_up_sem_queue_do(&tasks);
1711 out_free:
1712         if(sops != fast_sops)
1713                 kfree(sops);
1714         return error;
1715 }
1716
1717 SYSCALL_DEFINE3(semop, int, semid, struct sembuf __user *, tsops,
1718                 unsigned, nsops)
1719 {
1720         return sys_semtimedop(semid, tsops, nsops, NULL);
1721 }
1722
1723 /* If CLONE_SYSVSEM is set, establish sharing of SEM_UNDO state between
1724  * parent and child tasks.
1725  */
1726
1727 int copy_semundo(unsigned long clone_flags, struct task_struct *tsk)
1728 {
1729         struct sem_undo_list *undo_list;
1730         int error;
1731
1732         if (clone_flags & CLONE_SYSVSEM) {
1733                 error = get_undo_list(&undo_list);
1734                 if (error)
1735                         return error;
1736                 atomic_inc(&undo_list->refcnt);
1737                 tsk->sysvsem.undo_list = undo_list;
1738         } else
1739                 tsk->sysvsem.undo_list = NULL;
1740
1741         return 0;
1742 }
1743
1744 /*
1745  * add semadj values to semaphores, free undo structures.
1746  * undo structures are not freed when semaphore arrays are destroyed
1747  * so some of them may be out of date.
1748  * IMPLEMENTATION NOTE: There is some confusion over whether the
1749  * set of adjustments that needs to be done should be done in an atomic
1750  * manner or not. That is, if we are attempting to decrement the semval
1751  * should we queue up and wait until we can do so legally?
1752  * The original implementation attempted to do this (queue and wait).
1753  * The current implementation does not do so. The POSIX standard
1754  * and SVID should be consulted to determine what behavior is mandated.
1755  */
1756 void exit_sem(struct task_struct *tsk)
1757 {
1758         struct sem_undo_list *ulp;
1759
1760         ulp = tsk->sysvsem.undo_list;
1761         if (!ulp)
1762                 return;
1763         tsk->sysvsem.undo_list = NULL;
1764
1765         if (!atomic_dec_and_test(&ulp->refcnt))
1766                 return;
1767
1768         for (;;) {
1769                 struct sem_array *sma;
1770                 struct sem_undo *un;
1771                 struct list_head tasks;
1772                 int semid, i;
1773
1774                 rcu_read_lock();
1775                 un = list_entry_rcu(ulp->list_proc.next,
1776                                     struct sem_undo, list_proc);
1777                 if (&un->list_proc == &ulp->list_proc)
1778                         semid = -1;
1779                  else
1780                         semid = un->semid;
1781
1782                 if (semid == -1) {
1783                         rcu_read_unlock();
1784                         break;
1785                 }
1786
1787                 sma = sem_obtain_object_check(tsk->nsproxy->ipc_ns, un->semid);
1788                 /* exit_sem raced with IPC_RMID, nothing to do */
1789                 if (IS_ERR(sma)) {
1790                         rcu_read_unlock();
1791                         continue;
1792                 }
1793
1794                 sem_lock(sma, NULL, -1);
1795                 un = __lookup_undo(ulp, semid);
1796                 if (un == NULL) {
1797                         /* exit_sem raced with IPC_RMID+semget() that created
1798                          * exactly the same semid. Nothing to do.
1799                          */
1800                         sem_unlock(sma, -1);
1801                         rcu_read_unlock();
1802                         continue;
1803                 }
1804
1805                 /* remove un from the linked lists */
1806                 assert_spin_locked(&sma->sem_perm.lock);
1807                 list_del(&un->list_id);
1808
1809                 spin_lock(&ulp->lock);
1810                 list_del_rcu(&un->list_proc);
1811                 spin_unlock(&ulp->lock);
1812
1813                 /* perform adjustments registered in un */
1814                 for (i = 0; i < sma->sem_nsems; i++) {
1815                         struct sem * semaphore = &sma->sem_base[i];
1816                         if (un->semadj[i]) {
1817                                 semaphore->semval += un->semadj[i];
1818                                 /*
1819                                  * Range checks of the new semaphore value,
1820                                  * not defined by sus:
1821                                  * - Some unices ignore the undo entirely
1822                                  *   (e.g. HP UX 11i 11.22, Tru64 V5.1)
1823                                  * - some cap the value (e.g. FreeBSD caps
1824                                  *   at 0, but doesn't enforce SEMVMX)
1825                                  *
1826                                  * Linux caps the semaphore value, both at 0
1827                                  * and at SEMVMX.
1828                                  *
1829                                  *      Manfred <manfred@colorfullife.com>
1830                                  */
1831                                 if (semaphore->semval < 0)
1832                                         semaphore->semval = 0;
1833                                 if (semaphore->semval > SEMVMX)
1834                                         semaphore->semval = SEMVMX;
1835                                 semaphore->sempid = task_tgid_vnr(current);
1836                         }
1837                 }
1838                 /* maybe some queued-up processes were waiting for this */
1839                 INIT_LIST_HEAD(&tasks);
1840                 do_smart_update(sma, NULL, 0, 1, &tasks);
1841                 sem_unlock(sma, -1);
1842                 rcu_read_unlock();
1843                 wake_up_sem_queue_do(&tasks);
1844
1845                 kfree_rcu(un, rcu);
1846         }
1847         kfree(ulp);
1848 }
1849
1850 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1851 static int sysvipc_sem_proc_show(struct seq_file *s, void *it)
1852 {
1853         struct user_namespace *user_ns = seq_user_ns(s);
1854         struct sem_array *sma = it;
1855
1856         return seq_printf(s,
1857                           "%10d %10d  %4o %10u %5u %5u %5u %5u %10lu %10lu\n",
1858                           sma->sem_perm.key,
1859                           sma->sem_perm.id,
1860                           sma->sem_perm.mode,
1861                           sma->sem_nsems,
1862                           from_kuid_munged(user_ns, sma->sem_perm.uid),
1863                           from_kgid_munged(user_ns, sma->sem_perm.gid),
1864                           from_kuid_munged(user_ns, sma->sem_perm.cuid),
1865                           from_kgid_munged(user_ns, sma->sem_perm.cgid),
1866                           sma->sem_otime,
1867                           sma->sem_ctime);
1868 }
1869 #endif