sys/kern/kern_umtx.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2015, 2016 The FreeBSD Foundation
   5  * Copyright (c) 2004, David Xu <davidxu@freebsd.org>
   6  * Copyright (c) 2002, Jeffrey Roberson <jeff@freebsd.org>
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * Portions of this software were developed by Konstantin Belousov
  10  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
  17  *    disclaimer.
  18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  23  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  24  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  25  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  27  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  28  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  29  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  30  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  31  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #include <sys/cdefs.h>
  35 __FBSDID("$FreeBSD$");
  36
  37 #include "opt_umtx_profiling.h"
  38
  39 #include <sys/param.h>
  40 #include <sys/kernel.h>
  41 #include <sys/fcntl.h>
  42 #include <sys/file.h>
  43 #include <sys/filedesc.h>
  44 #include <sys/limits.h>
  45 #include <sys/lock.h>
  46 #include <sys/malloc.h>
  47 #include <sys/mman.h>
  48 #include <sys/mutex.h>
  49 #include <sys/priv.h>
  50 #include <sys/proc.h>
  51 #include <sys/resource.h>
  52 #include <sys/resourcevar.h>
  53 #include <sys/rwlock.h>
  54 #include <sys/sbuf.h>
  55 #include <sys/sched.h>
  56 #include <sys/smp.h>
  57 #include <sys/sysctl.h>
  58 #include <sys/sysent.h>
  59 #include <sys/systm.h>
  60 #include <sys/sysproto.h>
  61 #include <sys/syscallsubr.h>
  62 #include <sys/taskqueue.h>
  63 #include <sys/time.h>
  64 #include <sys/eventhandler.h>
  65 #include <sys/umtx.h>
  66 #include <sys/umtxvar.h>
  67
  68 #include <security/mac/mac_framework.h>
  69
  70 #include <vm/vm.h>
  71 #include <vm/vm_param.h>
  72 #include <vm/pmap.h>
  73 #include <vm/vm_map.h>
  74 #include <vm/vm_object.h>
  75
  76 #include <machine/atomic.h>
  77 #include <machine/cpu.h>
  78
  79 #include <compat/freebsd32/freebsd32.h>
  80 #ifdef COMPAT_FREEBSD32
  81 #include <compat/freebsd32/freebsd32_proto.h>
  82 #endif
  83
  84 #define _UMUTEX_TRY             1
  85 #define _UMUTEX_WAIT            2
  86
  87 #ifdef UMTX_PROFILING
  88 #define UPROF_PERC_BIGGER(w, f, sw, sf)                                 \
  89         (((w) > (sw)) || ((w) == (sw) && (f) > (sf)))
  90 #endif
  91
  92 #define UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc)         mtx_assert(&(uc)->uc_lock, MA_OWNED)
  93 #ifdef INVARIANTS
  94 #define UMTXQ_ASSERT_LOCKED_BUSY(key) do {                              \
  95         struct umtxq_chain *uc;                                         \
  96                                                                         \
  97         uc = umtxq_getchain(key);                                       \
  98         mtx_assert(&uc->uc_lock, MA_OWNED);                             \
  99         KASSERT(uc->uc_busy != 0, ("umtx chain is not busy"));          \
 100 } while (0)
 101 #else
 102 #define UMTXQ_ASSERT_LOCKED_BUSY(key) do {} while (0)
 103 #endif
 104
 105 /*
 106  * Don't propagate time-sharing priority, there is a security reason,
 107  * a user can simply introduce PI-mutex, let thread A lock the mutex,
 108  * and let another thread B block on the mutex, because B is
 109  * sleeping, its priority will be boosted, this causes A's priority to
 110  * be boosted via priority propagating too and will never be lowered even
 111  * if it is using 100%CPU, this is unfair to other processes.
 112  */
 113
 114 #define UPRI(td)        (((td)->td_user_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&\
 115                           (td)->td_user_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE) ?\
 116                          PRI_MAX_TIMESHARE : (td)->td_user_pri)
 117
 118 #define GOLDEN_RATIO_PRIME      2654404609U
 119 #ifndef UMTX_CHAINS
 120 #define UMTX_CHAINS             512
 121 #endif
 122 #define UMTX_SHIFTS             (__WORD_BIT - 9)
 123
 124 #define GET_SHARE(flags)        \
 125     (((flags) & USYNC_PROCESS_SHARED) == 0 ? THREAD_SHARE : PROCESS_SHARE)
 126
 127 #define BUSY_SPINS              200
 128
 129 struct umtx_copyops {
 130         int     (*copyin_timeout)(const void *uaddr, struct timespec *tsp);
 131         int     (*copyin_umtx_time)(const void *uaddr, size_t size,
 132             struct _umtx_time *tp);
 133         int     (*copyin_robust_lists)(const void *uaddr, size_t size,
 134             struct umtx_robust_lists_params *rbp);
 135         int     (*copyout_timeout)(void *uaddr, size_t size,
 136             struct timespec *tsp);
 137         const size_t    timespec_sz;
 138         const size_t    umtx_time_sz;
 139         const bool      compat32;
 140 };
 141
 142 _Static_assert(sizeof(struct umutex) == sizeof(struct umutex32), "umutex32");
 143 _Static_assert(__offsetof(struct umutex, m_spare[0]) ==
 144     __offsetof(struct umutex32, m_spare[0]), "m_spare32");
 145
 146 int umtx_shm_vnobj_persistent = 0;
 147 SYSCTL_INT(_kern_ipc, OID_AUTO, umtx_vnode_persistent, CTLFLAG_RWTUN,
 148     &umtx_shm_vnobj_persistent, 0,
 149     "False forces destruction of umtx attached to file, on last close");
 150 static int umtx_max_rb = 1000;
 151 SYSCTL_INT(_kern_ipc, OID_AUTO, umtx_max_robust, CTLFLAG_RWTUN,
 152     &umtx_max_rb, 0,
 153     "Maximum number of robust mutexes allowed for each thread");
 154
 155 static uma_zone_t               umtx_pi_zone;
 156 static struct umtxq_chain       umtxq_chains[2][UMTX_CHAINS];
 157 static MALLOC_DEFINE(M_UMTX, "umtx", "UMTX queue memory");
 158 static int                      umtx_pi_allocated;
 159
 160 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, umtx, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 161     "umtx debug");
 162 SYSCTL_INT(_debug_umtx, OID_AUTO, umtx_pi_allocated, CTLFLAG_RD,
 163     &umtx_pi_allocated, 0, "Allocated umtx_pi");
 164 static int umtx_verbose_rb = 1;
 165 SYSCTL_INT(_debug_umtx, OID_AUTO, robust_faults_verbose, CTLFLAG_RWTUN,
 166     &umtx_verbose_rb, 0,
 167     "");
 168
 169 #ifdef UMTX_PROFILING
 170 static long max_length;
 171 SYSCTL_LONG(_debug_umtx, OID_AUTO, max_length, CTLFLAG_RD, &max_length, 0, "max_length");
 172 static SYSCTL_NODE(_debug_umtx, OID_AUTO, chains, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 173     "umtx chain stats");
 174 #endif
 175
 176 static inline void umtx_abs_timeout_init2(struct umtx_abs_timeout *timo,
 177     const struct _umtx_time *umtxtime);
 178
 179 static void umtx_shm_init(void);
 180 static void umtxq_sysinit(void *);
 181 static void umtxq_hash(struct umtx_key *key);
 182 static int do_unlock_pp(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags,
 183     bool rb);
 184 static void umtx_thread_cleanup(struct thread *td);
 185 SYSINIT(umtx, SI_SUB_EVENTHANDLER+1, SI_ORDER_MIDDLE, umtxq_sysinit, NULL);
 186
 187 #define umtxq_signal(key, nwake)        umtxq_signal_queue((key), (nwake), UMTX_SHARED_QUEUE)
 188
 189 static struct mtx umtx_lock;
 190
 191 #ifdef UMTX_PROFILING
 192 static void
 193 umtx_init_profiling(void)
 194 {
 195         struct sysctl_oid *chain_oid;
 196         char chain_name[10];
 197         int i;
 198
 199         for (i = 0; i < UMTX_CHAINS; ++i) {
 200                 snprintf(chain_name, sizeof(chain_name), "%d", i);
 201                 chain_oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL,
 202                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_debug_umtx_chains), OID_AUTO,
 203                     chain_name, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL,
 204                     "umtx hash stats");
 205                 SYSCTL_ADD_INT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(chain_oid), OID_AUTO,
 206                     "max_length0", CTLFLAG_RD, &umtxq_chains[0][i].max_length, 0, NULL);
 207                 SYSCTL_ADD_INT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(chain_oid), OID_AUTO,
 208                     "max_length1", CTLFLAG_RD, &umtxq_chains[1][i].max_length, 0, NULL);
 209         }
 210 }
 211
 212 static int
 213 sysctl_debug_umtx_chains_peaks(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 214 {
 215         char buf[512];
 216         struct sbuf sb;
 217         struct umtxq_chain *uc;
 218         u_int fract, i, j, tot, whole;
 219         u_int sf0, sf1, sf2, sf3, sf4;
 220         u_int si0, si1, si2, si3, si4;
 221         u_int sw0, sw1, sw2, sw3, sw4;
 222
 223         sbuf_new(&sb, buf, sizeof(buf), SBUF_FIXEDLEN);
 224         for (i = 0; i < 2; i++) {
 225                 tot = 0;
 226                 for (j = 0; j < UMTX_CHAINS; ++j) {
 227                         uc = &umtxq_chains[i][j];
 228                         mtx_lock(&uc->uc_lock);
 229                         tot += uc->max_length;
 230                         mtx_unlock(&uc->uc_lock);
 231                 }
 232                 if (tot == 0)
 233                         sbuf_printf(&sb, "%u) Empty ", i);
 234                 else {
 235                         sf0 = sf1 = sf2 = sf3 = sf4 = 0;
 236                         si0 = si1 = si2 = si3 = si4 = 0;
 237                         sw0 = sw1 = sw2 = sw3 = sw4 = 0;
 238                         for (j = 0; j < UMTX_CHAINS; j++) {
 239                                 uc = &umtxq_chains[i][j];
 240                                 mtx_lock(&uc->uc_lock);
 241                                 whole = uc->max_length * 100;
 242                                 mtx_unlock(&uc->uc_lock);
 243                                 fract = (whole % tot) * 100;
 244                                 if (UPROF_PERC_BIGGER(whole, fract, sw0, sf0)) {
 245                                         sf0 = fract;
 246                                         si0 = j;
 247                                         sw0 = whole;
 248                                 } else if (UPROF_PERC_BIGGER(whole, fract, sw1,
 249                                     sf1)) {
 250                                         sf1 = fract;
 251                                         si1 = j;
 252                                         sw1 = whole;
 253                                 } else if (UPROF_PERC_BIGGER(whole, fract, sw2,
 254                                     sf2)) {
 255                                         sf2 = fract;
 256                                         si2 = j;
 257                                         sw2 = whole;
 258                                 } else if (UPROF_PERC_BIGGER(whole, fract, sw3,
 259                                     sf3)) {
 260                                         sf3 = fract;
 261                                         si3 = j;
 262                                         sw3 = whole;
 263                                 } else if (UPROF_PERC_BIGGER(whole, fract, sw4,
 264                                     sf4)) {
 265                                         sf4 = fract;
 266                                         si4 = j;
 267                                         sw4 = whole;
 268                                 }
 269                         }
 270                         sbuf_printf(&sb, "queue %u:\n", i);
 271                         sbuf_printf(&sb, "1st: %u.%u%% idx: %u\n", sw0 / tot,
 272                             sf0 / tot, si0);
 273                         sbuf_printf(&sb, "2nd: %u.%u%% idx: %u\n", sw1 / tot,
 274                             sf1 / tot, si1);
 275                         sbuf_printf(&sb, "3rd: %u.%u%% idx: %u\n", sw2 / tot,
 276                             sf2 / tot, si2);
 277                         sbuf_printf(&sb, "4th: %u.%u%% idx: %u\n", sw3 / tot,
 278                             sf3 / tot, si3);
 279                         sbuf_printf(&sb, "5th: %u.%u%% idx: %u\n", sw4 / tot,
 280                             sf4 / tot, si4);
 281                 }
 282         }
 283         sbuf_trim(&sb);
 284         sbuf_finish(&sb);
 285         sysctl_handle_string(oidp, sbuf_data(&sb), sbuf_len(&sb), req);
 286         sbuf_delete(&sb);
 287         return (0);
 288 }
 289
 290 static int
 291 sysctl_debug_umtx_chains_clear(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 292 {
 293         struct umtxq_chain *uc;
 294         u_int i, j;
 295         int clear, error;
 296
 297         clear = 0;
 298         error = sysctl_handle_int(oidp, &clear, 0, req);
 299         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 300                 return (error);
 301
 302         if (clear != 0) {
 303                 for (i = 0; i < 2; ++i) {
 304                         for (j = 0; j < UMTX_CHAINS; ++j) {
 305                                 uc = &umtxq_chains[i][j];
 306                                 mtx_lock(&uc->uc_lock);
 307                                 uc->length = 0;
 308                                 uc->max_length = 0;
 309                                 mtx_unlock(&uc->uc_lock);
 310                         }
 311                 }
 312         }
 313         return (0);
 314 }
 315
 316 SYSCTL_PROC(_debug_umtx_chains, OID_AUTO, clear,
 317     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0,
 318     sysctl_debug_umtx_chains_clear, "I",
 319     "Clear umtx chains statistics");
 320 SYSCTL_PROC(_debug_umtx_chains, OID_AUTO, peaks,
 321     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0,
 322     sysctl_debug_umtx_chains_peaks, "A",
 323     "Highest peaks in chains max length");
 324 #endif
 325
 326 static void
 327 umtxq_sysinit(void *arg __unused)
 328 {
 329         int i, j;
 330
 331         umtx_pi_zone = uma_zcreate("umtx pi", sizeof(struct umtx_pi),
 332                 NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, 0);
 333         for (i = 0; i < 2; ++i) {
 334                 for (j = 0; j < UMTX_CHAINS; ++j) {
 335                         mtx_init(&umtxq_chains[i][j].uc_lock, "umtxql", NULL,
 336                                  MTX_DEF | MTX_DUPOK);
 337                         LIST_INIT(&umtxq_chains[i][j].uc_queue[0]);
 338                         LIST_INIT(&umtxq_chains[i][j].uc_queue[1]);
 339                         LIST_INIT(&umtxq_chains[i][j].uc_spare_queue);
 340                         TAILQ_INIT(&umtxq_chains[i][j].uc_pi_list);
 341                         umtxq_chains[i][j].uc_busy = 0;
 342                         umtxq_chains[i][j].uc_waiters = 0;
 343 #ifdef UMTX_PROFILING
 344                         umtxq_chains[i][j].length = 0;
 345                         umtxq_chains[i][j].max_length = 0;
 346 #endif
 347                 }
 348         }
 349 #ifdef UMTX_PROFILING
 350         umtx_init_profiling();
 351 #endif
 352         mtx_init(&umtx_lock, "umtx lock", NULL, MTX_DEF);
 353         umtx_shm_init();
 354 }
 355
 356 struct umtx_q *
 357 umtxq_alloc(void)
 358 {
 359         struct umtx_q *uq;
 360
 361         uq = malloc(sizeof(struct umtx_q), M_UMTX, M_WAITOK | M_ZERO);
 362         uq->uq_spare_queue = malloc(sizeof(struct umtxq_queue), M_UMTX,
 363             M_WAITOK | M_ZERO);
 364         TAILQ_INIT(&uq->uq_spare_queue->head);
 365         TAILQ_INIT(&uq->uq_pi_contested);
 366         uq->uq_inherited_pri = PRI_MAX;
 367         return (uq);
 368 }
 369
 370 void
 371 umtxq_free(struct umtx_q *uq)
 372 {
 373
 374         MPASS(uq->uq_spare_queue != NULL);
 375         free(uq->uq_spare_queue, M_UMTX);
 376         free(uq, M_UMTX);
 377 }
 378
 379 static inline void
 380 umtxq_hash(struct umtx_key *key)
 381 {
 382         unsigned n;
 383
 384         n = (uintptr_t)key->info.both.a + key->info.both.b;
 385         key->hash = ((n * GOLDEN_RATIO_PRIME) >> UMTX_SHIFTS) % UMTX_CHAINS;
 386 }
 387
 388 struct umtxq_chain *
 389 umtxq_getchain(struct umtx_key *key)
 390 {
 391
 392         if (key->type <= TYPE_SEM)
 393                 return (&umtxq_chains[1][key->hash]);
 394         return (&umtxq_chains[0][key->hash]);
 395 }
 396
 397 /*
 398  * Set chain to busy state when following operation
 399  * may be blocked (kernel mutex can not be used).
 400  */
 401 void
 402 umtxq_busy(struct umtx_key *key)
 403 {
 404         struct umtxq_chain *uc;
 405
 406         uc = umtxq_getchain(key);
 407         mtx_assert(&uc->uc_lock, MA_OWNED);
 408         if (uc->uc_busy) {
 409 #ifdef SMP
 410                 if (smp_cpus > 1) {
 411                         int count = BUSY_SPINS;
 412                         if (count > 0) {
 413                                 umtxq_unlock(key);
 414                                 while (uc->uc_busy && --count > 0)
 415                                         cpu_spinwait();
 416                                 umtxq_lock(key);
 417                         }
 418                 }
 419 #endif
 420                 while (uc->uc_busy) {
 421                         uc->uc_waiters++;
 422                         msleep(uc, &uc->uc_lock, 0, "umtxqb", 0);
 423                         uc->uc_waiters--;
 424                 }
 425         }
 426         uc->uc_busy = 1;
 427 }
 428
 429 /*
 430  * Unbusy a chain.
 431  */
 432 void
 433 umtxq_unbusy(struct umtx_key *key)
 434 {
 435         struct umtxq_chain *uc;
 436
 437         uc = umtxq_getchain(key);
 438         mtx_assert(&uc->uc_lock, MA_OWNED);
 439         KASSERT(uc->uc_busy != 0, ("not busy"));
 440         uc->uc_busy = 0;
 441         if (uc->uc_waiters)
 442                 wakeup_one(uc);
 443 }
 444
 445 void
 446 umtxq_unbusy_unlocked(struct umtx_key *key)
 447 {
 448
 449         umtxq_lock(key);
 450         umtxq_unbusy(key);
 451         umtxq_unlock(key);
 452 }
 453
 454 static struct umtxq_queue *
 455 umtxq_queue_lookup(struct umtx_key *key, int q)
 456 {
 457         struct umtxq_queue *uh;
 458         struct umtxq_chain *uc;
 459
 460         uc = umtxq_getchain(key);
 461         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
 462         LIST_FOREACH(uh, &uc->uc_queue[q], link) {
 463                 if (umtx_key_match(&uh->key, key))
 464                         return (uh);
 465         }
 466
 467         return (NULL);
 468 }
 469
 470 void
 471 umtxq_insert_queue(struct umtx_q *uq, int q)
 472 {
 473         struct umtxq_queue *uh;
 474         struct umtxq_chain *uc;
 475
 476         uc = umtxq_getchain(&uq->uq_key);
 477         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
 478         KASSERT((uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) == 0, ("umtx_q is already on queue"));
 479         uh = umtxq_queue_lookup(&uq->uq_key, q);
 480         if (uh != NULL) {
 481                 LIST_INSERT_HEAD(&uc->uc_spare_queue, uq->uq_spare_queue, link);
 482         } else {
 483                 uh = uq->uq_spare_queue;
 484                 uh->key = uq->uq_key;
 485                 LIST_INSERT_HEAD(&uc->uc_queue[q], uh, link);
 486 #ifdef UMTX_PROFILING
 487                 uc->length++;
 488                 if (uc->length > uc->max_length) {
 489                         uc->max_length = uc->length;
 490                         if (uc->max_length > max_length)
 491                                 max_length = uc->max_length;
 492                 }
 493 #endif
 494         }
 495         uq->uq_spare_queue = NULL;
 496
 497         TAILQ_INSERT_TAIL(&uh->head, uq, uq_link);
 498         uh->length++;
 499         uq->uq_flags |= UQF_UMTXQ;
 500         uq->uq_cur_queue = uh;
 501         return;
 502 }
 503
 504 void
 505 umtxq_remove_queue(struct umtx_q *uq, int q)
 506 {
 507         struct umtxq_chain *uc;
 508         struct umtxq_queue *uh;
 509
 510         uc = umtxq_getchain(&uq->uq_key);
 511         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
 512         if (uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) {
 513                 uh = uq->uq_cur_queue;
 514                 TAILQ_REMOVE(&uh->head, uq, uq_link);
 515                 uh->length--;
 516                 uq->uq_flags &= ~UQF_UMTXQ;
 517                 if (TAILQ_EMPTY(&uh->head)) {
 518                         KASSERT(uh->length == 0,
 519                             ("inconsistent umtxq_queue length"));
 520 #ifdef UMTX_PROFILING
 521                         uc->length--;
 522 #endif
 523                         LIST_REMOVE(uh, link);
 524                 } else {
 525                         uh = LIST_FIRST(&uc->uc_spare_queue);
 526                         KASSERT(uh != NULL, ("uc_spare_queue is empty"));
 527                         LIST_REMOVE(uh, link);
 528                 }
 529                 uq->uq_spare_queue = uh;
 530                 uq->uq_cur_queue = NULL;
 531         }
 532 }
 533
 534 /*
 535  * Check if there are multiple waiters
 536  */
 537 int
 538 umtxq_count(struct umtx_key *key)
 539 {
 540         struct umtxq_queue *uh;
 541
 542         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(umtxq_getchain(key));
 543         uh = umtxq_queue_lookup(key, UMTX_SHARED_QUEUE);
 544         if (uh != NULL)
 545                 return (uh->length);
 546         return (0);
 547 }
 548
 549 /*
 550  * Check if there are multiple PI waiters and returns first
 551  * waiter.
 552  */
 553 static int
 554 umtxq_count_pi(struct umtx_key *key, struct umtx_q **first)
 555 {
 556         struct umtxq_queue *uh;
 557
 558         *first = NULL;
 559         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(umtxq_getchain(key));
 560         uh = umtxq_queue_lookup(key, UMTX_SHARED_QUEUE);
 561         if (uh != NULL) {
 562                 *first = TAILQ_FIRST(&uh->head);
 563                 return (uh->length);
 564         }
 565         return (0);
 566 }
 567
 568 /*
 569  * Wake up threads waiting on an userland object by a bit mask.
 570  */
 571 int
 572 umtxq_signal_mask(struct umtx_key *key, int n_wake, u_int bitset)
 573 {
 574         struct umtxq_queue *uh;
 575         struct umtx_q *uq, *uq_temp;
 576         int ret;
 577
 578         ret = 0;
 579         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(umtxq_getchain(key));
 580         uh = umtxq_queue_lookup(key, UMTX_SHARED_QUEUE);
 581         if (uh == NULL)
 582                 return (0);
 583         TAILQ_FOREACH_SAFE(uq, &uh->head, uq_link, uq_temp) {
 584                 if ((uq->uq_bitset & bitset) == 0)
 585                         continue;
 586                 umtxq_remove_queue(uq, UMTX_SHARED_QUEUE);
 587                 wakeup_one(uq);
 588                 if (++ret >= n_wake)
 589                         break;
 590         }
 591         return (ret);
 592 }
 593
 594 /*
 595  * Wake up threads waiting on an userland object.
 596  */
 597
 598 static int
 599 umtxq_signal_queue(struct umtx_key *key, int n_wake, int q)
 600 {
 601         struct umtxq_queue *uh;
 602         struct umtx_q *uq;
 603         int ret;
 604
 605         ret = 0;
 606         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(umtxq_getchain(key));
 607         uh = umtxq_queue_lookup(key, q);
 608         if (uh != NULL) {
 609                 while ((uq = TAILQ_FIRST(&uh->head)) != NULL) {
 610                         umtxq_remove_queue(uq, q);
 611                         wakeup(uq);
 612                         if (++ret >= n_wake)
 613                                 return (ret);
 614                 }
 615         }
 616         return (ret);
 617 }
 618
 619 /*
 620  * Wake up specified thread.
 621  */
 622 static inline void
 623 umtxq_signal_thread(struct umtx_q *uq)
 624 {
 625
 626         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(umtxq_getchain(&uq->uq_key));
 627         umtxq_remove(uq);
 628         wakeup(uq);
 629 }
 630
 631 /*
 632  * Wake up a maximum of n_wake threads that are waiting on an userland
 633  * object identified by key. The remaining threads are removed from queue
 634  * identified by key and added to the queue identified by key2 (requeued).
 635  * The n_requeue specifies an upper limit on the number of threads that
 636  * are requeued to the second queue.
 637  */
 638 int
 639 umtxq_requeue(struct umtx_key *key, int n_wake, struct umtx_key *key2,
 640     int n_requeue)
 641 {
 642         struct umtxq_queue *uh;
 643         struct umtx_q *uq, *uq_temp;
 644         int ret;
 645
 646         ret = 0;
 647         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(umtxq_getchain(key));
 648         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(umtxq_getchain(key2));
 649         uh = umtxq_queue_lookup(key, UMTX_SHARED_QUEUE);
 650         if (uh == NULL)
 651                 return (0);
 652         TAILQ_FOREACH_SAFE(uq, &uh->head, uq_link, uq_temp) {
 653                 if (++ret <= n_wake) {
 654                         umtxq_remove(uq);
 655                         wakeup_one(uq);
 656                 } else {
 657                         umtxq_remove(uq);
 658                         uq->uq_key = *key2;
 659                         umtxq_insert(uq);
 660                         if (ret - n_wake == n_requeue)
 661                                 break;
 662                 }
 663         }
 664         return (ret);
 665 }
 666
 667 static inline int
 668 tstohz(const struct timespec *tsp)
 669 {
 670         struct timeval tv;
 671
 672         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, tsp);
 673         return tvtohz(&tv);
 674 }
 675
 676 void
 677 umtx_abs_timeout_init(struct umtx_abs_timeout *timo, int clockid,
 678     int absolute, const struct timespec *timeout)
 679 {
 680
 681         timo->clockid = clockid;
 682         if (!absolute) {
 683                 timo->is_abs_real = false;
 684                 kern_clock_gettime(curthread, timo->clockid, &timo->cur);
 685                 timespecadd(&timo->cur, timeout, &timo->end);
 686         } else {
 687                 timo->end = *timeout;
 688                 timo->is_abs_real = clockid == CLOCK_REALTIME ||
 689                     clockid == CLOCK_REALTIME_FAST ||
 690                     clockid == CLOCK_REALTIME_PRECISE ||
 691                     clockid == CLOCK_SECOND;
 692         }
 693 }
 694
 695 static void
 696 umtx_abs_timeout_init2(struct umtx_abs_timeout *timo,
 697     const struct _umtx_time *umtxtime)
 698 {
 699
 700         umtx_abs_timeout_init(timo, umtxtime->_clockid,
 701             (umtxtime->_flags & UMTX_ABSTIME) != 0, &umtxtime->_timeout);
 702 }
 703
 704 static int
 705 umtx_abs_timeout_getsbt(struct umtx_abs_timeout *timo, sbintime_t *sbt,
 706     int *flags)
 707 {
 708         struct bintime bt, bbt;
 709         struct timespec tts;
 710
 711         switch (timo->clockid) {
 712
 713         /* Clocks that can be converted into absolute time. */
 714         case CLOCK_REALTIME:
 715         case CLOCK_REALTIME_PRECISE:
 716         case CLOCK_REALTIME_FAST:
 717         case CLOCK_MONOTONIC:
 718         case CLOCK_MONOTONIC_PRECISE:
 719         case CLOCK_MONOTONIC_FAST:
 720         case CLOCK_UPTIME:
 721         case CLOCK_UPTIME_PRECISE:
 722         case CLOCK_UPTIME_FAST:
 723         case CLOCK_SECOND:
 724                 timespec2bintime(&timo->end, &bt);
 725                 switch (timo->clockid) {
 726                 case CLOCK_REALTIME:
 727                 case CLOCK_REALTIME_PRECISE:
 728                 case CLOCK_REALTIME_FAST:
 729                 case CLOCK_SECOND:
 730                         getboottimebin(&bbt);
 731                         bintime_sub(&bt, &bbt);
 732                         break;
 733                 }
 734                 if (bt.sec < 0)
 735                         return (ETIMEDOUT);
 736                 if (bt.sec >= (SBT_MAX >> 32)) {
 737                         *sbt = 0;
 738                         *flags = 0;
 739                         return (0);
 740                 }
 741                 *sbt = bttosbt(bt);
 742                 switch (timo->clockid) {
 743                 case CLOCK_REALTIME_FAST:
 744                 case CLOCK_MONOTONIC_FAST:
 745                 case CLOCK_UPTIME_FAST:
 746                         *sbt += tc_tick_sbt;
 747                         break;
 748                 case CLOCK_SECOND:
 749                         *sbt += SBT_1S;
 750                         break;
 751                 }
 752                 *flags = C_ABSOLUTE;
 753                 return (0);
 754
 755         /* Clocks that has to be periodically polled. */
 756         case CLOCK_VIRTUAL:
 757         case CLOCK_PROF:
 758         case CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID:
 759         case CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID:
 760         default:
 761                 kern_clock_gettime(curthread, timo->clockid, &timo->cur);
 762                 if (timespeccmp(&timo->end, &timo->cur, <=))
 763                         return (ETIMEDOUT);
 764                 timespecsub(&timo->end, &timo->cur, &tts);
 765                 *sbt = tick_sbt * tstohz(&tts);
 766                 *flags = C_HARDCLOCK;
 767                 return (0);
 768         }
 769 }
 770
 771 static uint32_t
 772 umtx_unlock_val(uint32_t flags, bool rb)
 773 {
 774
 775         if (rb)
 776                 return (UMUTEX_RB_OWNERDEAD);
 777         else if ((flags & UMUTEX_NONCONSISTENT) != 0)
 778                 return (UMUTEX_RB_NOTRECOV);
 779         else
 780                 return (UMUTEX_UNOWNED);
 781
 782 }
 783
 784 /*
 785  * Put thread into sleep state, before sleeping, check if
 786  * thread was removed from umtx queue.
 787  */
 788 int
 789 umtxq_sleep(struct umtx_q *uq, const char *wmesg,
 790     struct umtx_abs_timeout *timo)
 791 {
 792         struct umtxq_chain *uc;
 793         sbintime_t sbt = 0;
 794         int error, flags = 0;
 795
 796         uc = umtxq_getchain(&uq->uq_key);
 797         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
 798         for (;;) {
 799                 if (!(uq->uq_flags & UQF_UMTXQ)) {
 800                         error = 0;
 801                         break;
 802                 }
 803                 if (timo != NULL) {
 804                         if (timo->is_abs_real)
 805                                 curthread->td_rtcgen =
 806                                     atomic_load_acq_int(&rtc_generation);
 807                         error = umtx_abs_timeout_getsbt(timo, &sbt, &flags);
 808                         if (error != 0)
 809                                 break;
 810                 }
 811                 error = msleep_sbt(uq, &uc->uc_lock, PCATCH, wmesg,
 812                     sbt, 0, flags);
 813                 if (error == EINTR || error == ERESTART)
 814                         break;
 815                 if (error == EWOULDBLOCK && (flags & C_ABSOLUTE) != 0) {
 816                         error = ETIMEDOUT;
 817                         break;
 818                 }
 819         }
 820
 821         curthread->td_rtcgen = 0;
 822         return (error);
 823 }
 824
 825 /*
 826  * Convert userspace address into unique logical address.
 827  */
 828 int
 829 umtx_key_get(const void *addr, int type, int share, struct umtx_key *key)
 830 {
 831         struct thread *td = curthread;
 832         vm_map_t map;
 833         vm_map_entry_t entry;
 834         vm_pindex_t pindex;
 835         vm_prot_t prot;
 836         boolean_t wired;
 837
 838         key->type = type;
 839         if (share == THREAD_SHARE) {
 840                 key->shared = 0;
 841                 key->info.private.vs = td->td_proc->p_vmspace;
 842                 key->info.private.addr = (uintptr_t)addr;
 843         } else {
 844                 MPASS(share == PROCESS_SHARE || share == AUTO_SHARE);
 845                 map = &td->td_proc->p_vmspace->vm_map;
 846                 if (vm_map_lookup(&map, (vm_offset_t)addr, VM_PROT_WRITE,
 847                     &entry, &key->info.shared.object, &pindex, &prot,
 848                     &wired) != KERN_SUCCESS) {
 849                         return (EFAULT);
 850                 }
 851
 852                 if ((share == PROCESS_SHARE) ||
 853                     (share == AUTO_SHARE &&
 854                      VM_INHERIT_SHARE == entry->inheritance)) {
 855                         key->shared = 1;
 856                         key->info.shared.offset = (vm_offset_t)addr -
 857                             entry->start + entry->offset;
 858                         vm_object_reference(key->info.shared.object);
 859                 } else {
 860                         key->shared = 0;
 861                         key->info.private.vs = td->td_proc->p_vmspace;
 862                         key->info.private.addr = (uintptr_t)addr;
 863                 }
 864                 vm_map_lookup_done(map, entry);
 865         }
 866
 867         umtxq_hash(key);
 868         return (0);
 869 }
 870
 871 /*
 872  * Release key.
 873  */
 874 void
 875 umtx_key_release(struct umtx_key *key)
 876 {
 877         if (key->shared)
 878                 vm_object_deallocate(key->info.shared.object);
 879 }
 880
 881 #ifdef COMPAT_FREEBSD10
 882 /*
 883  * Lock a umtx object.
 884  */
 885 static int
 886 do_lock_umtx(struct thread *td, struct umtx *umtx, u_long id,
 887     const struct timespec *timeout)
 888 {
 889         struct umtx_abs_timeout timo;
 890         struct umtx_q *uq;
 891         u_long owner;
 892         u_long old;
 893         int error = 0;
 894
 895         uq = td->td_umtxq;
 896         if (timeout != NULL)
 897                 umtx_abs_timeout_init(&timo, CLOCK_REALTIME, 0, timeout);
 898
 899         /*
 900          * Care must be exercised when dealing with umtx structure. It
 901          * can fault on any access.
 902          */
 903         for (;;) {
 904                 /*
 905                  * Try the uncontested case.  This should be done in userland.
 906                  */
 907                 owner = casuword(&umtx->u_owner, UMTX_UNOWNED, id);
 908
 909                 /* The acquire succeeded. */
 910                 if (owner == UMTX_UNOWNED)
 911                         return (0);
 912
 913                 /* The address was invalid. */
 914                 if (owner == -1)
 915                         return (EFAULT);
 916
 917                 /* If no one owns it but it is contested try to acquire it. */
 918                 if (owner == UMTX_CONTESTED) {
 919                         owner = casuword(&umtx->u_owner,
 920                             UMTX_CONTESTED, id | UMTX_CONTESTED);
 921
 922                         if (owner == UMTX_CONTESTED)
 923                                 return (0);
 924
 925                         /* The address was invalid. */
 926                         if (owner == -1)
 927                                 return (EFAULT);
 928
 929                         error = thread_check_susp(td, false);
 930                         if (error != 0)
 931                                 break;
 932
 933                         /* If this failed the lock has changed, restart. */
 934                         continue;
 935                 }
 936
 937                 /*
 938                  * If we caught a signal, we have retried and now
 939                  * exit immediately.
 940                  */
 941                 if (error != 0)
 942                         break;
 943
 944                 if ((error = umtx_key_get(umtx, TYPE_SIMPLE_LOCK,
 945                         AUTO_SHARE, &uq->uq_key)) != 0)
 946                         return (error);
 947
 948                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
 949                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
 950                 umtxq_insert(uq);
 951                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
 952                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
 953
 954                 /*
 955                  * Set the contested bit so that a release in user space
 956                  * knows to use the system call for unlock.  If this fails
 957                  * either some one else has acquired the lock or it has been
 958                  * released.
 959                  */
 960                 old = casuword(&umtx->u_owner, owner, owner | UMTX_CONTESTED);
 961
 962                 /* The address was invalid. */
 963                 if (old == -1) {
 964                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
 965                         umtxq_remove(uq);
 966                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
 967                         umtx_key_release(&uq->uq_key);
 968                         return (EFAULT);
 969                 }
 970
 971                 /*
 972                  * We set the contested bit, sleep. Otherwise the lock changed
 973                  * and we need to retry or we lost a race to the thread
 974                  * unlocking the umtx.
 975                  */
 976                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
 977                 if (old == owner)
 978                         error = umtxq_sleep(uq, "umtx", timeout == NULL ? NULL :
 979                             &timo);
 980                 umtxq_remove(uq);
 981                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
 982                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
 983
 984                 if (error == 0)
 985                         error = thread_check_susp(td, false);
 986         }
 987
 988         if (timeout == NULL) {
 989                 /* Mutex locking is restarted if it is interrupted. */
 990                 if (error == EINTR)
 991                         error = ERESTART;
 992         } else {
 993                 /* Timed-locking is not restarted. */
 994                 if (error == ERESTART)
 995                         error = EINTR;
 996         }
 997         return (error);
 998 }
 999
1000 /*
1001  * Unlock a umtx object.
1002  */
1003 static int
1004 do_unlock_umtx(struct thread *td, struct umtx *umtx, u_long id)
1005 {
1006         struct umtx_key key;
1007         u_long owner;
1008         u_long old;
1009         int error;
1010         int count;
1011
1012         /*
1013          * Make sure we own this mtx.
1014          */
1015         owner = fuword(__DEVOLATILE(u_long *, &umtx->u_owner));
1016         if (owner == -1)
1017                 return (EFAULT);
1018
1019         if ((owner & ~UMTX_CONTESTED) != id)
1020                 return (EPERM);
1021
1022         /* This should be done in userland */
1023         if ((owner & UMTX_CONTESTED) == 0) {
1024                 old = casuword(&umtx->u_owner, owner, UMTX_UNOWNED);
1025                 if (old == -1)
1026                         return (EFAULT);
1027                 if (old == owner)
1028                         return (0);
1029                 owner = old;
1030         }
1031
1032         /* We should only ever be in here for contested locks */
1033         if ((error = umtx_key_get(umtx, TYPE_SIMPLE_LOCK, AUTO_SHARE,
1034             &key)) != 0)
1035                 return (error);
1036
1037         umtxq_lock(&key);
1038         umtxq_busy(&key);
1039         count = umtxq_count(&key);
1040         umtxq_unlock(&key);
1041
1042         /*
1043          * When unlocking the umtx, it must be marked as unowned if
1044          * there is zero or one thread only waiting for it.
1045          * Otherwise, it must be marked as contested.
1046          */
1047         old = casuword(&umtx->u_owner, owner,
1048             count <= 1 ? UMTX_UNOWNED : UMTX_CONTESTED);
1049         umtxq_lock(&key);
1050         umtxq_signal(&key,1);
1051         umtxq_unbusy(&key);
1052         umtxq_unlock(&key);
1053         umtx_key_release(&key);
1054         if (old == -1)
1055                 return (EFAULT);
1056         if (old != owner)
1057                 return (EINVAL);
1058         return (0);
1059 }
1060
1061 #ifdef COMPAT_FREEBSD32
1062
1063 /*
1064  * Lock a umtx object.
1065  */
1066 static int
1067 do_lock_umtx32(struct thread *td, uint32_t *m, uint32_t id,
1068         const struct timespec *timeout)
1069 {
1070         struct umtx_abs_timeout timo;
1071         struct umtx_q *uq;
1072         uint32_t owner;
1073         uint32_t old;
1074         int error = 0;
1075
1076         uq = td->td_umtxq;
1077
1078         if (timeout != NULL)
1079                 umtx_abs_timeout_init(&timo, CLOCK_REALTIME, 0, timeout);
1080
1081         /*
1082          * Care must be exercised when dealing with umtx structure. It
1083          * can fault on any access.
1084          */
1085         for (;;) {
1086                 /*
1087                  * Try the uncontested case.  This should be done in userland.
1088                  */
1089                 owner = casuword32(m, UMUTEX_UNOWNED, id);
1090
1091                 /* The acquire succeeded. */
1092                 if (owner == UMUTEX_UNOWNED)
1093                         return (0);
1094
1095                 /* The address was invalid. */
1096                 if (owner == -1)
1097                         return (EFAULT);
1098
1099                 /* If no one owns it but it is contested try to acquire it. */
1100                 if (owner == UMUTEX_CONTESTED) {
1101                         owner = casuword32(m,
1102                             UMUTEX_CONTESTED, id | UMUTEX_CONTESTED);
1103                         if (owner == UMUTEX_CONTESTED)
1104                                 return (0);
1105
1106                         /* The address was invalid. */
1107                         if (owner == -1)
1108                                 return (EFAULT);
1109
1110                         error = thread_check_susp(td, false);
1111                         if (error != 0)
1112                                 break;
1113
1114                         /* If this failed the lock has changed, restart. */
1115                         continue;
1116                 }
1117
1118                 /*
1119                  * If we caught a signal, we have retried and now
1120                  * exit immediately.
1121                  */
1122                 if (error != 0)
1123                         return (error);
1124
1125                 if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_SIMPLE_LOCK,
1126                         AUTO_SHARE, &uq->uq_key)) != 0)
1127                         return (error);
1128
1129                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1130                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
1131                 umtxq_insert(uq);
1132                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
1133                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1134
1135                 /*
1136                  * Set the contested bit so that a release in user space
1137                  * knows to use the system call for unlock.  If this fails
1138                  * either some one else has acquired the lock or it has been
1139                  * released.
1140                  */
1141                 old = casuword32(m, owner, owner | UMUTEX_CONTESTED);
1142
1143                 /* The address was invalid. */
1144                 if (old == -1) {
1145                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
1146                         umtxq_remove(uq);
1147                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1148                         umtx_key_release(&uq->uq_key);
1149                         return (EFAULT);
1150                 }
1151
1152                 /*
1153                  * We set the contested bit, sleep. Otherwise the lock changed
1154                  * and we need to retry or we lost a race to the thread
1155                  * unlocking the umtx.
1156                  */
1157                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1158                 if (old == owner)
1159                         error = umtxq_sleep(uq, "umtx", timeout == NULL ?
1160                             NULL : &timo);
1161                 umtxq_remove(uq);
1162                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1163                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
1164
1165                 if (error == 0)
1166                         error = thread_check_susp(td, false);
1167         }
1168
1169         if (timeout == NULL) {
1170                 /* Mutex locking is restarted if it is interrupted. */
1171                 if (error == EINTR)
1172                         error = ERESTART;
1173         } else {
1174                 /* Timed-locking is not restarted. */
1175                 if (error == ERESTART)
1176                         error = EINTR;
1177         }
1178         return (error);
1179 }
1180
1181 /*
1182  * Unlock a umtx object.
1183  */
1184 static int
1185 do_unlock_umtx32(struct thread *td, uint32_t *m, uint32_t id)
1186 {
1187         struct umtx_key key;
1188         uint32_t owner;
1189         uint32_t old;
1190         int error;
1191         int count;
1192
1193         /*
1194          * Make sure we own this mtx.
1195          */
1196         owner = fuword32(m);
1197         if (owner == -1)
1198                 return (EFAULT);
1199
1200         if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) != id)
1201                 return (EPERM);
1202
1203         /* This should be done in userland */
1204         if ((owner & UMUTEX_CONTESTED) == 0) {
1205                 old = casuword32(m, owner, UMUTEX_UNOWNED);
1206                 if (old == -1)
1207                         return (EFAULT);
1208                 if (old == owner)
1209                         return (0);
1210                 owner = old;
1211         }
1212
1213         /* We should only ever be in here for contested locks */
1214         if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_SIMPLE_LOCK, AUTO_SHARE,
1215                 &key)) != 0)
1216                 return (error);
1217
1218         umtxq_lock(&key);
1219         umtxq_busy(&key);
1220         count = umtxq_count(&key);
1221         umtxq_unlock(&key);
1222
1223         /*
1224          * When unlocking the umtx, it must be marked as unowned if
1225          * there is zero or one thread only waiting for it.
1226          * Otherwise, it must be marked as contested.
1227          */
1228         old = casuword32(m, owner,
1229                 count <= 1 ? UMUTEX_UNOWNED : UMUTEX_CONTESTED);
1230         umtxq_lock(&key);
1231         umtxq_signal(&key,1);
1232         umtxq_unbusy(&key);
1233         umtxq_unlock(&key);
1234         umtx_key_release(&key);
1235         if (old == -1)
1236                 return (EFAULT);
1237         if (old != owner)
1238                 return (EINVAL);
1239         return (0);
1240 }
1241 #endif  /* COMPAT_FREEBSD32 */
1242 #endif  /* COMPAT_FREEBSD10 */
1243
1244 /*
1245  * Fetch and compare value, sleep on the address if value is not changed.
1246  */
1247 static int
1248 do_wait(struct thread *td, void *addr, u_long id,
1249     struct _umtx_time *timeout, int compat32, int is_private)
1250 {
1251         struct umtx_abs_timeout timo;
1252         struct umtx_q *uq;
1253         u_long tmp;
1254         uint32_t tmp32;
1255         int error = 0;
1256
1257         uq = td->td_umtxq;
1258         if ((error = umtx_key_get(addr, TYPE_SIMPLE_WAIT,
1259                 is_private ? THREAD_SHARE : AUTO_SHARE, &uq->uq_key)) != 0)
1260                 return (error);
1261
1262         if (timeout != NULL)
1263                 umtx_abs_timeout_init2(&timo, timeout);
1264
1265         umtxq_lock(&uq->uq_key);
1266         umtxq_insert(uq);
1267         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1268         if (compat32 == 0) {
1269                 error = fueword(addr, &tmp);
1270                 if (error != 0)
1271                         error = EFAULT;
1272         } else {
1273                 error = fueword32(addr, &tmp32);
1274                 if (error == 0)
1275                         tmp = tmp32;
1276                 else
1277                         error = EFAULT;
1278         }
1279         umtxq_lock(&uq->uq_key);
1280         if (error == 0) {
1281                 if (tmp == id)
1282                         error = umtxq_sleep(uq, "uwait", timeout == NULL ?
1283                             NULL : &timo);
1284                 if ((uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) == 0)
1285                         error = 0;
1286                 else
1287                         umtxq_remove(uq);
1288         } else if ((uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) != 0) {
1289                 umtxq_remove(uq);
1290         }
1291         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1292         umtx_key_release(&uq->uq_key);
1293         if (error == ERESTART)
1294                 error = EINTR;
1295         return (error);
1296 }
1297
1298 /*
1299  * Wake up threads sleeping on the specified address.
1300  */
1301 int
1302 kern_umtx_wake(struct thread *td, void *uaddr, int n_wake, int is_private)
1303 {
1304         struct umtx_key key;
1305         int ret;
1306
1307         if ((ret = umtx_key_get(uaddr, TYPE_SIMPLE_WAIT,
1308             is_private ? THREAD_SHARE : AUTO_SHARE, &key)) != 0)
1309                 return (ret);
1310         umtxq_lock(&key);
1311         umtxq_signal(&key, n_wake);
1312         umtxq_unlock(&key);
1313         umtx_key_release(&key);
1314         return (0);
1315 }
1316
1317 /*
1318  * Lock PTHREAD_PRIO_NONE protocol POSIX mutex.
1319  */
1320 static int
1321 do_lock_normal(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags,
1322     struct _umtx_time *timeout, int mode)
1323 {
1324         struct umtx_abs_timeout timo;
1325         struct umtx_q *uq;
1326         uint32_t owner, old, id;
1327         int error, rv;
1328
1329         id = td->td_tid;
1330         uq = td->td_umtxq;
1331         error = 0;
1332         if (timeout != NULL)
1333                 umtx_abs_timeout_init2(&timo, timeout);
1334
1335         /*
1336          * Care must be exercised when dealing with umtx structure. It
1337          * can fault on any access.
1338          */
1339         for (;;) {
1340                 rv = fueword32(&m->m_owner, &owner);
1341                 if (rv == -1)
1342                         return (EFAULT);
1343                 if (mode == _UMUTEX_WAIT) {
1344                         if (owner == UMUTEX_UNOWNED ||
1345                             owner == UMUTEX_CONTESTED ||
1346                             owner == UMUTEX_RB_OWNERDEAD ||
1347                             owner == UMUTEX_RB_NOTRECOV)
1348                                 return (0);
1349                 } else {
1350                         /*
1351                          * Robust mutex terminated.  Kernel duty is to
1352                          * return EOWNERDEAD to the userspace.  The
1353                          * umutex.m_flags UMUTEX_NONCONSISTENT is set
1354                          * by the common userspace code.
1355                          */
1356                         if (owner == UMUTEX_RB_OWNERDEAD) {
1357                                 rv = casueword32(&m->m_owner,
1358                                     UMUTEX_RB_OWNERDEAD, &owner,
1359                                     id | UMUTEX_CONTESTED);
1360                                 if (rv == -1)
1361                                         return (EFAULT);
1362                                 if (rv == 0) {
1363                                         MPASS(owner == UMUTEX_RB_OWNERDEAD);
1364                                         return (EOWNERDEAD); /* success */
1365                                 }
1366                                 MPASS(rv == 1);
1367                                 rv = thread_check_susp(td, false);
1368                                 if (rv != 0)
1369                                         return (rv);
1370                                 continue;
1371                         }
1372                         if (owner == UMUTEX_RB_NOTRECOV)
1373                                 return (ENOTRECOVERABLE);
1374
1375                         /*
1376                          * Try the uncontested case.  This should be
1377                          * done in userland.
1378                          */
1379                         rv = casueword32(&m->m_owner, UMUTEX_UNOWNED,
1380                             &owner, id);
1381                         /* The address was invalid. */
1382                         if (rv == -1)
1383                                 return (EFAULT);
1384
1385                         /* The acquire succeeded. */
1386                         if (rv == 0) {
1387                                 MPASS(owner == UMUTEX_UNOWNED);
1388                                 return (0);
1389                         }
1390
1391                         /*
1392                          * If no one owns it but it is contested try
1393                          * to acquire it.
1394                          */
1395                         MPASS(rv == 1);
1396                         if (owner == UMUTEX_CONTESTED) {
1397                                 rv = casueword32(&m->m_owner,
1398                                     UMUTEX_CONTESTED, &owner,
1399                                     id | UMUTEX_CONTESTED);
1400                                 /* The address was invalid. */
1401                                 if (rv == -1)
1402                                         return (EFAULT);
1403                                 if (rv == 0) {
1404                                         MPASS(owner == UMUTEX_CONTESTED);
1405                                         return (0);
1406                                 }
1407                                 if (rv == 1) {
1408                                         rv = thread_check_susp(td, false);
1409                                         if (rv != 0)
1410                                                 return (rv);
1411                                 }
1412
1413                                 /*
1414                                  * If this failed the lock has
1415                                  * changed, restart.
1416                                  */
1417                                 continue;
1418                         }
1419
1420                         /* rv == 1 but not contested, likely store failure */
1421                         rv = thread_check_susp(td, false);
1422                         if (rv != 0)
1423                                 return (rv);
1424                 }
1425
1426                 if (mode == _UMUTEX_TRY)
1427                         return (EBUSY);
1428
1429                 /*
1430                  * If we caught a signal, we have retried and now
1431                  * exit immediately.
1432                  */
1433                 if (error != 0)
1434                         return (error);
1435
1436                 if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_NORMAL_UMUTEX,
1437                     GET_SHARE(flags), &uq->uq_key)) != 0)
1438                         return (error);
1439
1440                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1441                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
1442                 umtxq_insert(uq);
1443                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1444
1445                 /*
1446                  * Set the contested bit so that a release in user space
1447                  * knows to use the system call for unlock.  If this fails
1448                  * either some one else has acquired the lock or it has been
1449                  * released.
1450                  */
1451                 rv = casueword32(&m->m_owner, owner, &old,
1452                     owner | UMUTEX_CONTESTED);
1453
1454                 /* The address was invalid or casueword failed to store. */
1455                 if (rv == -1 || rv == 1) {
1456                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
1457                         umtxq_remove(uq);
1458                         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
1459                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1460                         umtx_key_release(&uq->uq_key);
1461                         if (rv == -1)
1462                                 return (EFAULT);
1463                         if (rv == 1) {
1464                                 rv = thread_check_susp(td, false);
1465                                 if (rv != 0)
1466                                         return (rv);
1467                         }
1468                         continue;
1469                 }
1470
1471                 /*
1472                  * We set the contested bit, sleep. Otherwise the lock changed
1473                  * and we need to retry or we lost a race to the thread
1474                  * unlocking the umtx.
1475                  */
1476                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1477                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
1478                 MPASS(old == owner);
1479                 error = umtxq_sleep(uq, "umtxn", timeout == NULL ?
1480                     NULL : &timo);
1481                 umtxq_remove(uq);
1482                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1483                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
1484
1485                 if (error == 0)
1486                         error = thread_check_susp(td, false);
1487         }
1488
1489         return (0);
1490 }
1491
1492 /*
1493  * Unlock PTHREAD_PRIO_NONE protocol POSIX mutex.
1494  */
1495 static int
1496 do_unlock_normal(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags, bool rb)
1497 {
1498         struct umtx_key key;
1499         uint32_t owner, old, id, newlock;
1500         int error, count;
1501
1502         id = td->td_tid;
1503
1504 again:
1505         /*
1506          * Make sure we own this mtx.
1507          */
1508         error = fueword32(&m->m_owner, &owner);
1509         if (error == -1)
1510                 return (EFAULT);
1511
1512         if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) != id)
1513                 return (EPERM);
1514
1515         newlock = umtx_unlock_val(flags, rb);
1516         if ((owner & UMUTEX_CONTESTED) == 0) {
1517                 error = casueword32(&m->m_owner, owner, &old, newlock);
1518                 if (error == -1)
1519                         return (EFAULT);
1520                 if (error == 1) {
1521                         error = thread_check_susp(td, false);
1522                         if (error != 0)
1523                                 return (error);
1524                         goto again;
1525                 }
1526                 MPASS(old == owner);
1527                 return (0);
1528         }
1529
1530         /* We should only ever be in here for contested locks */
1531         if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_NORMAL_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
1532             &key)) != 0)
1533                 return (error);
1534
1535         umtxq_lock(&key);
1536         umtxq_busy(&key);
1537         count = umtxq_count(&key);
1538         umtxq_unlock(&key);
1539
1540         /*
1541          * When unlocking the umtx, it must be marked as unowned if
1542          * there is zero or one thread only waiting for it.
1543          * Otherwise, it must be marked as contested.
1544          */
1545         if (count > 1)
1546                 newlock |= UMUTEX_CONTESTED;
1547         error = casueword32(&m->m_owner, owner, &old, newlock);
1548         umtxq_lock(&key);
1549         umtxq_signal(&key, 1);
1550         umtxq_unbusy(&key);
1551         umtxq_unlock(&key);
1552         umtx_key_release(&key);
1553         if (error == -1)
1554                 return (EFAULT);
1555         if (error == 1) {
1556                 if (old != owner)
1557                         return (EINVAL);
1558                 error = thread_check_susp(td, false);
1559                 if (error != 0)
1560                         return (error);
1561                 goto again;
1562         }
1563         return (0);
1564 }
1565
1566 /*
1567  * Check if the mutex is available and wake up a waiter,
1568  * only for simple mutex.
1569  */
1570 static int
1571 do_wake_umutex(struct thread *td, struct umutex *m)
1572 {
1573         struct umtx_key key;
1574         uint32_t owner;
1575         uint32_t flags;
1576         int error;
1577         int count;
1578
1579 again:
1580         error = fueword32(&m->m_owner, &owner);
1581         if (error == -1)
1582                 return (EFAULT);
1583
1584         if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) != 0 && owner != UMUTEX_RB_OWNERDEAD &&
1585             owner != UMUTEX_RB_NOTRECOV)
1586                 return (0);
1587
1588         error = fueword32(&m->m_flags, &flags);
1589         if (error == -1)
1590                 return (EFAULT);
1591
1592         /* We should only ever be in here for contested locks */
1593         if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_NORMAL_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
1594             &key)) != 0)
1595                 return (error);
1596
1597         umtxq_lock(&key);
1598         umtxq_busy(&key);
1599         count = umtxq_count(&key);
1600         umtxq_unlock(&key);
1601
1602         if (count <= 1 && owner != UMUTEX_RB_OWNERDEAD &&
1603             owner != UMUTEX_RB_NOTRECOV) {
1604                 error = casueword32(&m->m_owner, UMUTEX_CONTESTED, &owner,
1605                     UMUTEX_UNOWNED);
1606                 if (error == -1) {
1607                         error = EFAULT;
1608                 } else if (error == 1) {
1609                         umtxq_lock(&key);
1610                         umtxq_unbusy(&key);
1611                         umtxq_unlock(&key);
1612                         umtx_key_release(&key);
1613                         error = thread_check_susp(td, false);
1614                         if (error != 0)
1615                                 return (error);
1616                         goto again;
1617                 }
1618         }
1619
1620         umtxq_lock(&key);
1621         if (error == 0 && count != 0) {
1622                 MPASS((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) == 0 ||
1623                     owner == UMUTEX_RB_OWNERDEAD ||
1624                     owner == UMUTEX_RB_NOTRECOV);
1625                 umtxq_signal(&key, 1);
1626         }
1627         umtxq_unbusy(&key);
1628         umtxq_unlock(&key);
1629         umtx_key_release(&key);
1630         return (error);
1631 }
1632
1633 /*
1634  * Check if the mutex has waiters and tries to fix contention bit.
1635  */
1636 static int
1637 do_wake2_umutex(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags)
1638 {
1639         struct umtx_key key;
1640         uint32_t owner, old;
1641         int type;
1642         int error;
1643         int count;
1644
1645         switch (flags & (UMUTEX_PRIO_INHERIT | UMUTEX_PRIO_PROTECT |
1646             UMUTEX_ROBUST)) {
1647         case 0:
1648         case UMUTEX_ROBUST:
1649                 type = TYPE_NORMAL_UMUTEX;
1650                 break;
1651         case UMUTEX_PRIO_INHERIT:
1652                 type = TYPE_PI_UMUTEX;
1653                 break;
1654         case (UMUTEX_PRIO_INHERIT | UMUTEX_ROBUST):
1655                 type = TYPE_PI_ROBUST_UMUTEX;
1656                 break;
1657         case UMUTEX_PRIO_PROTECT:
1658                 type = TYPE_PP_UMUTEX;
1659                 break;
1660         case (UMUTEX_PRIO_PROTECT | UMUTEX_ROBUST):
1661                 type = TYPE_PP_ROBUST_UMUTEX;
1662                 break;
1663         default:
1664                 return (EINVAL);
1665         }
1666         if ((error = umtx_key_get(m, type, GET_SHARE(flags), &key)) != 0)
1667                 return (error);
1668
1669         owner = 0;
1670         umtxq_lock(&key);
1671         umtxq_busy(&key);
1672         count = umtxq_count(&key);
1673         umtxq_unlock(&key);
1674
1675         error = fueword32(&m->m_owner, &owner);
1676         if (error == -1)
1677                 error = EFAULT;
1678
1679         /*
1680          * Only repair contention bit if there is a waiter, this means
1681          * the mutex is still being referenced by userland code,
1682          * otherwise don't update any memory.
1683          */
1684         while (error == 0 && (owner & UMUTEX_CONTESTED) == 0 &&
1685             (count > 1 || (count == 1 && (owner & ~UMUTEX_CONTESTED) != 0))) {
1686                 error = casueword32(&m->m_owner, owner, &old,
1687                     owner | UMUTEX_CONTESTED);
1688                 if (error == -1) {
1689                         error = EFAULT;
1690                         break;
1691                 }
1692                 if (error == 0) {
1693                         MPASS(old == owner);
1694                         break;
1695                 }
1696                 owner = old;
1697                 error = thread_check_susp(td, false);
1698         }
1699
1700         umtxq_lock(&key);
1701         if (error == EFAULT) {
1702                 umtxq_signal(&key, INT_MAX);
1703         } else if (count != 0 && ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) == 0 ||
1704             owner == UMUTEX_RB_OWNERDEAD || owner == UMUTEX_RB_NOTRECOV))
1705                 umtxq_signal(&key, 1);
1706         umtxq_unbusy(&key);
1707         umtxq_unlock(&key);
1708         umtx_key_release(&key);
1709         return (error);
1710 }
1711
1712 struct umtx_pi *
1713 umtx_pi_alloc(int flags)
1714 {
1715         struct umtx_pi *pi;
1716
1717         pi = uma_zalloc(umtx_pi_zone, M_ZERO | flags);
1718         TAILQ_INIT(&pi->pi_blocked);
1719         atomic_add_int(&umtx_pi_allocated, 1);
1720         return (pi);
1721 }
1722
1723 void
1724 umtx_pi_free(struct umtx_pi *pi)
1725 {
1726         uma_zfree(umtx_pi_zone, pi);
1727         atomic_add_int(&umtx_pi_allocated, -1);
1728 }
1729
1730 /*
1731  * Adjust the thread's position on a pi_state after its priority has been
1732  * changed.
1733  */
1734 static int
1735 umtx_pi_adjust_thread(struct umtx_pi *pi, struct thread *td)
1736 {
1737         struct umtx_q *uq, *uq1, *uq2;
1738         struct thread *td1;
1739
1740         mtx_assert(&umtx_lock, MA_OWNED);
1741         if (pi == NULL)
1742                 return (0);
1743
1744         uq = td->td_umtxq;
1745
1746         /*
1747          * Check if the thread needs to be moved on the blocked chain.
1748          * It needs to be moved if either its priority is lower than
1749          * the previous thread or higher than the next thread.
1750          */
1751         uq1 = TAILQ_PREV(uq, umtxq_head, uq_lockq);
1752         uq2 = TAILQ_NEXT(uq, uq_lockq);
1753         if ((uq1 != NULL && UPRI(td) < UPRI(uq1->uq_thread)) ||
1754             (uq2 != NULL && UPRI(td) > UPRI(uq2->uq_thread))) {
1755                 /*
1756                  * Remove thread from blocked chain and determine where
1757                  * it should be moved to.
1758                  */
1759                 TAILQ_REMOVE(&pi->pi_blocked, uq, uq_lockq);
1760                 TAILQ_FOREACH(uq1, &pi->pi_blocked, uq_lockq) {
1761                         td1 = uq1->uq_thread;
1762                         MPASS(td1->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
1763                         if (UPRI(td1) > UPRI(td))
1764                                 break;
1765                 }
1766
1767                 if (uq1 == NULL)
1768                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pi->pi_blocked, uq, uq_lockq);
1769                 else
1770                         TAILQ_INSERT_BEFORE(uq1, uq, uq_lockq);
1771         }
1772         return (1);
1773 }
1774
1775 static struct umtx_pi *
1776 umtx_pi_next(struct umtx_pi *pi)
1777 {
1778         struct umtx_q *uq_owner;
1779
1780         if (pi->pi_owner == NULL)
1781                 return (NULL);
1782         uq_owner = pi->pi_owner->td_umtxq;
1783         if (uq_owner == NULL)
1784                 return (NULL);
1785         return (uq_owner->uq_pi_blocked);
1786 }
1787
1788 /*
1789  * Floyd's Cycle-Finding Algorithm.
1790  */
1791 static bool
1792 umtx_pi_check_loop(struct umtx_pi *pi)
1793 {
1794         struct umtx_pi *pi1;    /* fast iterator */
1795
1796         mtx_assert(&umtx_lock, MA_OWNED);
1797         if (pi == NULL)
1798                 return (false);
1799         pi1 = pi;
1800         for (;;) {
1801                 pi = umtx_pi_next(pi);
1802                 if (pi == NULL)
1803                         break;
1804                 pi1 = umtx_pi_next(pi1);
1805                 if (pi1 == NULL)
1806                         break;
1807                 pi1 = umtx_pi_next(pi1);
1808                 if (pi1 == NULL)
1809                         break;
1810                 if (pi == pi1)
1811                         return (true);
1812         }
1813         return (false);
1814 }
1815
1816 /*
1817  * Propagate priority when a thread is blocked on POSIX
1818  * PI mutex.
1819  */
1820 static void
1821 umtx_propagate_priority(struct thread *td)
1822 {
1823         struct umtx_q *uq;
1824         struct umtx_pi *pi;
1825         int pri;
1826
1827         mtx_assert(&umtx_lock, MA_OWNED);
1828         pri = UPRI(td);
1829         uq = td->td_umtxq;
1830         pi = uq->uq_pi_blocked;
1831         if (pi == NULL)
1832                 return;
1833         if (umtx_pi_check_loop(pi))
1834                 return;
1835
1836         for (;;) {
1837                 td = pi->pi_owner;
1838                 if (td == NULL || td == curthread)
1839                         return;
1840
1841                 MPASS(td->td_proc != NULL);
1842                 MPASS(td->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
1843
1844                 thread_lock(td);
1845                 if (td->td_lend_user_pri > pri)
1846                         sched_lend_user_prio(td, pri);
1847                 else {
1848                         thread_unlock(td);
1849                         break;
1850                 }
1851                 thread_unlock(td);
1852
1853                 /*
1854                  * Pick up the lock that td is blocked on.
1855                  */
1856                 uq = td->td_umtxq;
1857                 pi = uq->uq_pi_blocked;
1858                 if (pi == NULL)
1859                         break;
1860                 /* Resort td on the list if needed. */
1861                 umtx_pi_adjust_thread(pi, td);
1862         }
1863 }
1864
1865 /*
1866  * Unpropagate priority for a PI mutex when a thread blocked on
1867  * it is interrupted by signal or resumed by others.
1868  */
1869 static void
1870 umtx_repropagate_priority(struct umtx_pi *pi)
1871 {
1872         struct umtx_q *uq, *uq_owner;
1873         struct umtx_pi *pi2;
1874         int pri;
1875
1876         mtx_assert(&umtx_lock, MA_OWNED);
1877
1878         if (umtx_pi_check_loop(pi))
1879                 return;
1880         while (pi != NULL && pi->pi_owner != NULL) {
1881                 pri = PRI_MAX;
1882                 uq_owner = pi->pi_owner->td_umtxq;
1883
1884                 TAILQ_FOREACH(pi2, &uq_owner->uq_pi_contested, pi_link) {
1885                         uq = TAILQ_FIRST(&pi2->pi_blocked);
1886                         if (uq != NULL) {
1887                                 if (pri > UPRI(uq->uq_thread))
1888                                         pri = UPRI(uq->uq_thread);
1889                         }
1890                 }
1891
1892                 if (pri > uq_owner->uq_inherited_pri)
1893                         pri = uq_owner->uq_inherited_pri;
1894                 thread_lock(pi->pi_owner);
1895                 sched_lend_user_prio(pi->pi_owner, pri);
1896                 thread_unlock(pi->pi_owner);
1897                 if ((pi = uq_owner->uq_pi_blocked) != NULL)
1898                         umtx_pi_adjust_thread(pi, uq_owner->uq_thread);
1899         }
1900 }
1901
1902 /*
1903  * Insert a PI mutex into owned list.
1904  */
1905 static void
1906 umtx_pi_setowner(struct umtx_pi *pi, struct thread *owner)
1907 {
1908         struct umtx_q *uq_owner;
1909
1910         uq_owner = owner->td_umtxq;
1911         mtx_assert(&umtx_lock, MA_OWNED);
1912         MPASS(pi->pi_owner == NULL);
1913         pi->pi_owner = owner;
1914         TAILQ_INSERT_TAIL(&uq_owner->uq_pi_contested, pi, pi_link);
1915 }
1916
1917 /*
1918  * Disown a PI mutex, and remove it from the owned list.
1919  */
1920 static void
1921 umtx_pi_disown(struct umtx_pi *pi)
1922 {
1923
1924         mtx_assert(&umtx_lock, MA_OWNED);
1925         TAILQ_REMOVE(&pi->pi_owner->td_umtxq->uq_pi_contested, pi, pi_link);
1926         pi->pi_owner = NULL;
1927 }
1928
1929 /*
1930  * Claim ownership of a PI mutex.
1931  */
1932 int
1933 umtx_pi_claim(struct umtx_pi *pi, struct thread *owner)
1934 {
1935         struct umtx_q *uq;
1936         int pri;
1937
1938         mtx_lock(&umtx_lock);
1939         if (pi->pi_owner == owner) {
1940                 mtx_unlock(&umtx_lock);
1941                 return (0);
1942         }
1943
1944         if (pi->pi_owner != NULL) {
1945                 /*
1946                  * userland may have already messed the mutex, sigh.
1947                  */
1948                 mtx_unlock(&umtx_lock);
1949                 return (EPERM);
1950         }
1951         umtx_pi_setowner(pi, owner);
1952         uq = TAILQ_FIRST(&pi->pi_blocked);
1953         if (uq != NULL) {
1954                 pri = UPRI(uq->uq_thread);
1955                 thread_lock(owner);
1956                 if (pri < UPRI(owner))
1957                         sched_lend_user_prio(owner, pri);
1958                 thread_unlock(owner);
1959         }
1960         mtx_unlock(&umtx_lock);
1961         return (0);
1962 }
1963
1964 /*
1965  * Adjust a thread's order position in its blocked PI mutex,
1966  * this may result new priority propagating process.
1967  */
1968 void
1969 umtx_pi_adjust(struct thread *td, u_char oldpri)
1970 {
1971         struct umtx_q *uq;
1972         struct umtx_pi *pi;
1973
1974         uq = td->td_umtxq;
1975         mtx_lock(&umtx_lock);
1976         /*
1977          * Pick up the lock that td is blocked on.
1978          */
1979         pi = uq->uq_pi_blocked;
1980         if (pi != NULL) {
1981                 umtx_pi_adjust_thread(pi, td);
1982                 umtx_repropagate_priority(pi);
1983         }
1984         mtx_unlock(&umtx_lock);
1985 }
1986
1987 /*
1988  * Sleep on a PI mutex.
1989  */
1990 int
1991 umtxq_sleep_pi(struct umtx_q *uq, struct umtx_pi *pi, uint32_t owner,
1992     const char *wmesg, struct umtx_abs_timeout *timo, bool shared)
1993 {
1994         struct thread *td, *td1;
1995         struct umtx_q *uq1;
1996         int error, pri;
1997 #ifdef INVARIANTS
1998         struct umtxq_chain *uc;
1999
2000         uc = umtxq_getchain(&pi->pi_key);
2001 #endif
2002         error = 0;
2003         td = uq->uq_thread;
2004         KASSERT(td == curthread, ("inconsistent uq_thread"));
2005         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(umtxq_getchain(&uq->uq_key));
2006         KASSERT(uc->uc_busy != 0, ("umtx chain is not busy"));
2007         umtxq_insert(uq);
2008         mtx_lock(&umtx_lock);
2009         if (pi->pi_owner == NULL) {
2010                 mtx_unlock(&umtx_lock);
2011                 td1 = tdfind(owner, shared ? -1 : td->td_proc->p_pid);
2012                 mtx_lock(&umtx_lock);
2013                 if (td1 != NULL) {
2014                         if (pi->pi_owner == NULL)
2015                                 umtx_pi_setowner(pi, td1);
2016                         PROC_UNLOCK(td1->td_proc);
2017                 }
2018         }
2019
2020         TAILQ_FOREACH(uq1, &pi->pi_blocked, uq_lockq) {
2021                 pri = UPRI(uq1->uq_thread);
2022                 if (pri > UPRI(td))
2023                         break;
2024         }
2025
2026         if (uq1 != NULL)
2027                 TAILQ_INSERT_BEFORE(uq1, uq, uq_lockq);
2028         else
2029                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pi->pi_blocked, uq, uq_lockq);
2030
2031         uq->uq_pi_blocked = pi;
2032         thread_lock(td);
2033         td->td_flags |= TDF_UPIBLOCKED;
2034         thread_unlock(td);
2035         umtx_propagate_priority(td);
2036         mtx_unlock(&umtx_lock);
2037         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2038
2039         error = umtxq_sleep(uq, wmesg, timo);
2040         umtxq_remove(uq);
2041
2042         mtx_lock(&umtx_lock);
2043         uq->uq_pi_blocked = NULL;
2044         thread_lock(td);
2045         td->td_flags &= ~TDF_UPIBLOCKED;
2046         thread_unlock(td);
2047         TAILQ_REMOVE(&pi->pi_blocked, uq, uq_lockq);
2048         umtx_repropagate_priority(pi);
2049         mtx_unlock(&umtx_lock);
2050         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2051
2052         return (error);
2053 }
2054
2055 /*
2056  * Add reference count for a PI mutex.
2057  */
2058 void
2059 umtx_pi_ref(struct umtx_pi *pi)
2060 {
2061
2062         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(umtxq_getchain(&pi->pi_key));
2063         pi->pi_refcount++;
2064 }
2065
2066 /*
2067  * Decrease reference count for a PI mutex, if the counter
2068  * is decreased to zero, its memory space is freed.
2069  */
2070 void
2071 umtx_pi_unref(struct umtx_pi *pi)
2072 {
2073         struct umtxq_chain *uc;
2074
2075         uc = umtxq_getchain(&pi->pi_key);
2076         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
2077         KASSERT(pi->pi_refcount > 0, ("invalid reference count"));
2078         if (--pi->pi_refcount == 0) {
2079                 mtx_lock(&umtx_lock);
2080                 if (pi->pi_owner != NULL)
2081                         umtx_pi_disown(pi);
2082                 KASSERT(TAILQ_EMPTY(&pi->pi_blocked),
2083                         ("blocked queue not empty"));
2084                 mtx_unlock(&umtx_lock);
2085                 TAILQ_REMOVE(&uc->uc_pi_list, pi, pi_hashlink);
2086                 umtx_pi_free(pi);
2087         }
2088 }
2089
2090 /*
2091  * Find a PI mutex in hash table.
2092  */
2093 struct umtx_pi *
2094 umtx_pi_lookup(struct umtx_key *key)
2095 {
2096         struct umtxq_chain *uc;
2097         struct umtx_pi *pi;
2098
2099         uc = umtxq_getchain(key);
2100         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
2101
2102         TAILQ_FOREACH(pi, &uc->uc_pi_list, pi_hashlink) {
2103                 if (umtx_key_match(&pi->pi_key, key)) {
2104                         return (pi);
2105                 }
2106         }
2107         return (NULL);
2108 }
2109
2110 /*
2111  * Insert a PI mutex into hash table.
2112  */
2113 void
2114 umtx_pi_insert(struct umtx_pi *pi)
2115 {
2116         struct umtxq_chain *uc;
2117
2118         uc = umtxq_getchain(&pi->pi_key);
2119         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
2120         TAILQ_INSERT_TAIL(&uc->uc_pi_list, pi, pi_hashlink);
2121 }
2122
2123 /*
2124  * Drop a PI mutex and wakeup a top waiter.
2125  */
2126 int
2127 umtx_pi_drop(struct thread *td, struct umtx_key *key, bool rb, int *count)
2128 {
2129         struct umtx_q *uq_first, *uq_first2, *uq_me;
2130         struct umtx_pi *pi, *pi2;
2131         int pri;
2132
2133         UMTXQ_ASSERT_LOCKED_BUSY(key);
2134         *count = umtxq_count_pi(key, &uq_first);
2135         if (uq_first != NULL) {
2136                 mtx_lock(&umtx_lock);
2137                 pi = uq_first->uq_pi_blocked;
2138                 KASSERT(pi != NULL, ("pi == NULL?"));
2139                 if (pi->pi_owner != td && !(rb && pi->pi_owner == NULL)) {
2140                         mtx_unlock(&umtx_lock);
2141                         /* userland messed the mutex */
2142                         return (EPERM);
2143                 }
2144                 uq_me = td->td_umtxq;
2145                 if (pi->pi_owner == td)
2146                         umtx_pi_disown(pi);
2147                 /* get highest priority thread which is still sleeping. */
2148                 uq_first = TAILQ_FIRST(&pi->pi_blocked);
2149                 while (uq_first != NULL &&
2150                     (uq_first->uq_flags & UQF_UMTXQ) == 0) {
2151                         uq_first = TAILQ_NEXT(uq_first, uq_lockq);
2152                 }
2153                 pri = PRI_MAX;
2154                 TAILQ_FOREACH(pi2, &uq_me->uq_pi_contested, pi_link) {
2155                         uq_first2 = TAILQ_FIRST(&pi2->pi_blocked);
2156                         if (uq_first2 != NULL) {
2157                                 if (pri > UPRI(uq_first2->uq_thread))
2158                                         pri = UPRI(uq_first2->uq_thread);
2159                         }
2160                 }
2161                 thread_lock(td);
2162                 sched_lend_user_prio(td, pri);
2163                 thread_unlock(td);
2164                 mtx_unlock(&umtx_lock);
2165                 if (uq_first)
2166                         umtxq_signal_thread(uq_first);
2167         } else {
2168                 pi = umtx_pi_lookup(key);
2169                 /*
2170                  * A umtx_pi can exist if a signal or timeout removed the
2171                  * last waiter from the umtxq, but there is still
2172                  * a thread in do_lock_pi() holding the umtx_pi.
2173                  */
2174                 if (pi != NULL) {
2175                         /*
2176                          * The umtx_pi can be unowned, such as when a thread
2177                          * has just entered do_lock_pi(), allocated the
2178                          * umtx_pi, and unlocked the umtxq.
2179                          * If the current thread owns it, it must disown it.
2180                          */
2181                         mtx_lock(&umtx_lock);
2182                         if (pi->pi_owner == td)
2183                                 umtx_pi_disown(pi);
2184                         mtx_unlock(&umtx_lock);
2185                 }
2186         }
2187         return (0);
2188 }
2189
2190 /*
2191  * Lock a PI mutex.
2192  */
2193 static int
2194 do_lock_pi(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags,
2195     struct _umtx_time *timeout, int try)
2196 {
2197         struct umtx_abs_timeout timo;
2198         struct umtx_q *uq;
2199         struct umtx_pi *pi, *new_pi;
2200         uint32_t id, old_owner, owner, old;
2201         int error, rv;
2202
2203         id = td->td_tid;
2204         uq = td->td_umtxq;
2205
2206         if ((error = umtx_key_get(m, (flags & UMUTEX_ROBUST) != 0 ?
2207             TYPE_PI_ROBUST_UMUTEX : TYPE_PI_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
2208             &uq->uq_key)) != 0)
2209                 return (error);
2210
2211         if (timeout != NULL)
2212                 umtx_abs_timeout_init2(&timo, timeout);
2213
2214         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2215         pi = umtx_pi_lookup(&uq->uq_key);
2216         if (pi == NULL) {
2217                 new_pi = umtx_pi_alloc(M_NOWAIT);
2218                 if (new_pi == NULL) {
2219                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2220                         new_pi = umtx_pi_alloc(M_WAITOK);
2221                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2222                         pi = umtx_pi_lookup(&uq->uq_key);
2223                         if (pi != NULL) {
2224                                 umtx_pi_free(new_pi);
2225                                 new_pi = NULL;
2226                         }
2227                 }
2228                 if (new_pi != NULL) {
2229                         new_pi->pi_key = uq->uq_key;
2230                         umtx_pi_insert(new_pi);
2231                         pi = new_pi;
2232                 }
2233         }
2234         umtx_pi_ref(pi);
2235         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2236
2237         /*
2238          * Care must be exercised when dealing with umtx structure.  It
2239          * can fault on any access.
2240          */
2241         for (;;) {
2242                 /*
2243                  * Try the uncontested case.  This should be done in userland.
2244                  */
2245                 rv = casueword32(&m->m_owner, UMUTEX_UNOWNED, &owner, id);
2246                 /* The address was invalid. */
2247                 if (rv == -1) {
2248                         error = EFAULT;
2249                         break;
2250                 }
2251                 /* The acquire succeeded. */
2252                 if (rv == 0) {
2253                         MPASS(owner == UMUTEX_UNOWNED);
2254                         error = 0;
2255                         break;
2256                 }
2257
2258                 if (owner == UMUTEX_RB_NOTRECOV) {
2259                         error = ENOTRECOVERABLE;
2260                         break;
2261                 }
2262
2263                 /*
2264                  * Avoid overwriting a possible error from sleep due
2265                  * to the pending signal with suspension check result.
2266                  */
2267                 if (error == 0) {
2268                         error = thread_check_susp(td, true);
2269                         if (error != 0)
2270                                 break;
2271                 }
2272
2273                 /* If no one owns it but it is contested try to acquire it. */
2274                 if (owner == UMUTEX_CONTESTED || owner == UMUTEX_RB_OWNERDEAD) {
2275                         old_owner = owner;
2276                         rv = casueword32(&m->m_owner, owner, &owner,
2277                             id | UMUTEX_CONTESTED);
2278                         /* The address was invalid. */
2279                         if (rv == -1) {
2280                                 error = EFAULT;
2281                                 break;
2282                         }
2283                         if (rv == 1) {
2284                                 if (error == 0) {
2285                                         error = thread_check_susp(td, true);
2286                                         if (error != 0)
2287                                                 break;
2288                                 }
2289
2290                                 /*
2291                                  * If this failed the lock could
2292                                  * changed, restart.
2293                                  */
2294                                 continue;
2295                         }
2296
2297                         MPASS(rv == 0);
2298                         MPASS(owner == old_owner);
2299                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2300                         umtxq_busy(&uq->uq_key);
2301                         error = umtx_pi_claim(pi, td);
2302                         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2303                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2304                         if (error != 0) {
2305                                 /*
2306                                  * Since we're going to return an
2307                                  * error, restore the m_owner to its
2308                                  * previous, unowned state to avoid
2309                                  * compounding the problem.
2310                                  */
2311                                 (void)casuword32(&m->m_owner,
2312                                     id | UMUTEX_CONTESTED, old_owner);
2313                         }
2314                         if (error == 0 && old_owner == UMUTEX_RB_OWNERDEAD)
2315                                 error = EOWNERDEAD;
2316                         break;
2317                 }
2318
2319                 if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) == id) {
2320                         error = EDEADLK;
2321                         break;
2322                 }
2323
2324                 if (try != 0) {
2325                         error = EBUSY;
2326                         break;
2327                 }
2328
2329                 /*
2330                  * If we caught a signal, we have retried and now
2331                  * exit immediately.
2332                  */
2333                 if (error != 0)
2334                         break;
2335
2336                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2337                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
2338                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2339
2340                 /*
2341                  * Set the contested bit so that a release in user space
2342                  * knows to use the system call for unlock.  If this fails
2343                  * either some one else has acquired the lock or it has been
2344                  * released.
2345                  */
2346                 rv = casueword32(&m->m_owner, owner, &old, owner |
2347                     UMUTEX_CONTESTED);
2348
2349                 /* The address was invalid. */
2350                 if (rv == -1) {
2351                         umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
2352                         error = EFAULT;
2353                         break;
2354                 }
2355                 if (rv == 1) {
2356                         umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
2357                         error = thread_check_susp(td, true);
2358                         if (error != 0)
2359                                 break;
2360
2361                         /*
2362                          * The lock changed and we need to retry or we
2363                          * lost a race to the thread unlocking the
2364                          * umtx.  Note that the UMUTEX_RB_OWNERDEAD
2365                          * value for owner is impossible there.
2366                          */
2367                         continue;
2368                 }
2369
2370                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2371
2372                 /* We set the contested bit, sleep. */
2373                 MPASS(old == owner);
2374                 error = umtxq_sleep_pi(uq, pi, owner & ~UMUTEX_CONTESTED,
2375                     "umtxpi", timeout == NULL ? NULL : &timo,
2376                     (flags & USYNC_PROCESS_SHARED) != 0);
2377                 if (error != 0)
2378                         continue;
2379
2380                 error = thread_check_susp(td, false);
2381                 if (error != 0)
2382                         break;
2383         }
2384
2385         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2386         umtx_pi_unref(pi);
2387         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2388
2389         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2390         return (error);
2391 }
2392
2393 /*
2394  * Unlock a PI mutex.
2395  */
2396 static int
2397 do_unlock_pi(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags, bool rb)
2398 {
2399         struct umtx_key key;
2400         uint32_t id, new_owner, old, owner;
2401         int count, error;
2402
2403         id = td->td_tid;
2404
2405 usrloop:
2406         /*
2407          * Make sure we own this mtx.
2408          */
2409         error = fueword32(&m->m_owner, &owner);
2410         if (error == -1)
2411                 return (EFAULT);
2412
2413         if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) != id)
2414                 return (EPERM);
2415
2416         new_owner = umtx_unlock_val(flags, rb);
2417
2418         /* This should be done in userland */
2419         if ((owner & UMUTEX_CONTESTED) == 0) {
2420                 error = casueword32(&m->m_owner, owner, &old, new_owner);
2421                 if (error == -1)
2422                         return (EFAULT);
2423                 if (error == 1) {
2424                         error = thread_check_susp(td, true);
2425                         if (error != 0)
2426                                 return (error);
2427                         goto usrloop;
2428                 }
2429                 if (old == owner)
2430                         return (0);
2431                 owner = old;
2432         }
2433
2434         /* We should only ever be in here for contested locks */
2435         if ((error = umtx_key_get(m, (flags & UMUTEX_ROBUST) != 0 ?
2436             TYPE_PI_ROBUST_UMUTEX : TYPE_PI_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
2437             &key)) != 0)
2438                 return (error);
2439
2440         umtxq_lock(&key);
2441         umtxq_busy(&key);
2442         error = umtx_pi_drop(td, &key, rb, &count);
2443         if (error != 0) {
2444                 umtxq_unbusy(&key);
2445                 umtxq_unlock(&key);
2446                 umtx_key_release(&key);
2447                 /* userland messed the mutex */
2448                 return (error);
2449         }
2450         umtxq_unlock(&key);
2451
2452         /*
2453          * When unlocking the umtx, it must be marked as unowned if
2454          * there is zero or one thread only waiting for it.
2455          * Otherwise, it must be marked as contested.
2456          */
2457
2458         if (count > 1)
2459                 new_owner |= UMUTEX_CONTESTED;
2460 again:
2461         error = casueword32(&m->m_owner, owner, &old, new_owner);
2462         if (error == 1) {
2463                 error = thread_check_susp(td, false);
2464                 if (error == 0)
2465                         goto again;
2466         }
2467         umtxq_unbusy_unlocked(&key);
2468         umtx_key_release(&key);
2469         if (error == -1)
2470                 return (EFAULT);
2471         if (error == 0 && old != owner)
2472                 return (EINVAL);
2473         return (error);
2474 }
2475
2476 /*
2477  * Lock a PP mutex.
2478  */
2479 static int
2480 do_lock_pp(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags,
2481     struct _umtx_time *timeout, int try)
2482 {
2483         struct umtx_abs_timeout timo;
2484         struct umtx_q *uq, *uq2;
2485         struct umtx_pi *pi;
2486         uint32_t ceiling;
2487         uint32_t owner, id;
2488         int error, pri, old_inherited_pri, su, rv;
2489
2490         id = td->td_tid;
2491         uq = td->td_umtxq;
2492         if ((error = umtx_key_get(m, (flags & UMUTEX_ROBUST) != 0 ?
2493             TYPE_PP_ROBUST_UMUTEX : TYPE_PP_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
2494             &uq->uq_key)) != 0)
2495                 return (error);
2496
2497         if (timeout != NULL)
2498                 umtx_abs_timeout_init2(&timo, timeout);
2499
2500         su = (priv_check(td, PRIV_SCHED_RTPRIO) == 0);
2501         for (;;) {
2502                 old_inherited_pri = uq->uq_inherited_pri;
2503                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2504                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
2505                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2506
2507                 rv = fueword32(&m->m_ceilings[0], &ceiling);
2508                 if (rv == -1) {
2509                         error = EFAULT;
2510                         goto out;
2511                 }
2512                 ceiling = RTP_PRIO_MAX - ceiling;
2513                 if (ceiling > RTP_PRIO_MAX) {
2514                         error = EINVAL;
2515                         goto out;
2516                 }
2517
2518                 mtx_lock(&umtx_lock);
2519                 if (UPRI(td) < PRI_MIN_REALTIME + ceiling) {
2520                         mtx_unlock(&umtx_lock);
2521                         error = EINVAL;
2522                         goto out;
2523                 }
2524                 if (su && PRI_MIN_REALTIME + ceiling < uq->uq_inherited_pri) {
2525                         uq->uq_inherited_pri = PRI_MIN_REALTIME + ceiling;
2526                         thread_lock(td);
2527                         if (uq->uq_inherited_pri < UPRI(td))
2528                                 sched_lend_user_prio(td, uq->uq_inherited_pri);
2529                         thread_unlock(td);
2530                 }
2531                 mtx_unlock(&umtx_lock);
2532
2533                 rv = casueword32(&m->m_owner, UMUTEX_CONTESTED, &owner,
2534                     id | UMUTEX_CONTESTED);
2535                 /* The address was invalid. */
2536                 if (rv == -1) {
2537                         error = EFAULT;
2538                         break;
2539                 }
2540                 if (rv == 0) {
2541                         MPASS(owner == UMUTEX_CONTESTED);
2542                         error = 0;
2543                         break;
2544                 }
2545                 /* rv == 1 */
2546                 if (owner == UMUTEX_RB_OWNERDEAD) {
2547                         rv = casueword32(&m->m_owner, UMUTEX_RB_OWNERDEAD,
2548                             &owner, id | UMUTEX_CONTESTED);
2549                         if (rv == -1) {
2550                                 error = EFAULT;
2551                                 break;
2552                         }
2553                         if (rv == 0) {
2554                                 MPASS(owner == UMUTEX_RB_OWNERDEAD);
2555                                 error = EOWNERDEAD; /* success */
2556                                 break;
2557                         }
2558
2559                         /*
2560                          *  rv == 1, only check for suspension if we
2561                          *  did not already catched a signal.  If we
2562                          *  get an error from the check, the same
2563                          *  condition is checked by the umtxq_sleep()
2564                          *  call below, so we should obliterate the
2565                          *  error to not skip the last loop iteration.
2566                          */
2567                         if (error == 0) {
2568                                 error = thread_check_susp(td, false);
2569                                 if (error == 0) {
2570                                         if (try != 0)
2571                                                 error = EBUSY;
2572                                         else
2573                                                 continue;
2574                                 }
2575                                 error = 0;
2576                         }
2577                 } else if (owner == UMUTEX_RB_NOTRECOV) {
2578                         error = ENOTRECOVERABLE;
2579                 }
2580
2581                 if (try != 0)
2582                         error = EBUSY;
2583
2584                 /*
2585                  * If we caught a signal, we have retried and now
2586                  * exit immediately.
2587                  */
2588                 if (error != 0)
2589                         break;
2590
2591                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2592                 umtxq_insert(uq);
2593                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2594                 error = umtxq_sleep(uq, "umtxpp", timeout == NULL ?
2595                     NULL : &timo);
2596                 umtxq_remove(uq);
2597                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2598
2599                 mtx_lock(&umtx_lock);
2600                 uq->uq_inherited_pri = old_inherited_pri;
2601                 pri = PRI_MAX;
2602                 TAILQ_FOREACH(pi, &uq->uq_pi_contested, pi_link) {
2603                         uq2 = TAILQ_FIRST(&pi->pi_blocked);
2604                         if (uq2 != NULL) {
2605                                 if (pri > UPRI(uq2->uq_thread))
2606                                         pri = UPRI(uq2->uq_thread);
2607                         }
2608                 }
2609                 if (pri > uq->uq_inherited_pri)
2610                         pri = uq->uq_inherited_pri;
2611                 thread_lock(td);
2612                 sched_lend_user_prio(td, pri);
2613                 thread_unlock(td);
2614                 mtx_unlock(&umtx_lock);
2615         }
2616
2617         if (error != 0 && error != EOWNERDEAD) {
2618                 mtx_lock(&umtx_lock);
2619                 uq->uq_inherited_pri = old_inherited_pri;
2620                 pri = PRI_MAX;
2621                 TAILQ_FOREACH(pi, &uq->uq_pi_contested, pi_link) {
2622                         uq2 = TAILQ_FIRST(&pi->pi_blocked);
2623                         if (uq2 != NULL) {
2624                                 if (pri > UPRI(uq2->uq_thread))
2625                                         pri = UPRI(uq2->uq_thread);
2626                         }
2627                 }
2628                 if (pri > uq->uq_inherited_pri)
2629                         pri = uq->uq_inherited_pri;
2630                 thread_lock(td);
2631                 sched_lend_user_prio(td, pri);
2632                 thread_unlock(td);
2633                 mtx_unlock(&umtx_lock);
2634         }
2635
2636 out:
2637         umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
2638         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2639         return (error);
2640 }
2641
2642 /*
2643  * Unlock a PP mutex.
2644  */
2645 static int
2646 do_unlock_pp(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags, bool rb)
2647 {
2648         struct umtx_key key;
2649         struct umtx_q *uq, *uq2;
2650         struct umtx_pi *pi;
2651         uint32_t id, owner, rceiling;
2652         int error, pri, new_inherited_pri, su;
2653
2654         id = td->td_tid;
2655         uq = td->td_umtxq;
2656         su = (priv_check(td, PRIV_SCHED_RTPRIO) == 0);
2657
2658         /*
2659          * Make sure we own this mtx.
2660          */
2661         error = fueword32(&m->m_owner, &owner);
2662         if (error == -1)
2663                 return (EFAULT);
2664
2665         if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) != id)
2666                 return (EPERM);
2667
2668         error = copyin(&m->m_ceilings[1], &rceiling, sizeof(uint32_t));
2669         if (error != 0)
2670                 return (error);
2671
2672         if (rceiling == -1)
2673                 new_inherited_pri = PRI_MAX;
2674         else {
2675                 rceiling = RTP_PRIO_MAX - rceiling;
2676                 if (rceiling > RTP_PRIO_MAX)
2677                         return (EINVAL);
2678                 new_inherited_pri = PRI_MIN_REALTIME + rceiling;
2679         }
2680
2681         if ((error = umtx_key_get(m, (flags & UMUTEX_ROBUST) != 0 ?
2682             TYPE_PP_ROBUST_UMUTEX : TYPE_PP_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
2683             &key)) != 0)
2684                 return (error);
2685         umtxq_lock(&key);
2686         umtxq_busy(&key);
2687         umtxq_unlock(&key);
2688         /*
2689          * For priority protected mutex, always set unlocked state
2690          * to UMUTEX_CONTESTED, so that userland always enters kernel
2691          * to lock the mutex, it is necessary because thread priority
2692          * has to be adjusted for such mutex.
2693          */
2694         error = suword32(&m->m_owner, umtx_unlock_val(flags, rb) |
2695             UMUTEX_CONTESTED);
2696
2697         umtxq_lock(&key);
2698         if (error == 0)
2699                 umtxq_signal(&key, 1);
2700         umtxq_unbusy(&key);
2701         umtxq_unlock(&key);
2702
2703         if (error == -1)
2704                 error = EFAULT;
2705         else {
2706                 mtx_lock(&umtx_lock);
2707                 if (su != 0)
2708                         uq->uq_inherited_pri = new_inherited_pri;
2709                 pri = PRI_MAX;
2710                 TAILQ_FOREACH(pi, &uq->uq_pi_contested, pi_link) {
2711                         uq2 = TAILQ_FIRST(&pi->pi_blocked);
2712                         if (uq2 != NULL) {
2713                                 if (pri > UPRI(uq2->uq_thread))
2714                                         pri = UPRI(uq2->uq_thread);
2715                         }
2716                 }
2717                 if (pri > uq->uq_inherited_pri)
2718                         pri = uq->uq_inherited_pri;
2719                 thread_lock(td);
2720                 sched_lend_user_prio(td, pri);
2721                 thread_unlock(td);
2722                 mtx_unlock(&umtx_lock);
2723         }
2724         umtx_key_release(&key);
2725         return (error);
2726 }
2727
2728 static int
2729 do_set_ceiling(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t ceiling,
2730     uint32_t *old_ceiling)
2731 {
2732         struct umtx_q *uq;
2733         uint32_t flags, id, owner, save_ceiling;
2734         int error, rv, rv1;
2735
2736         error = fueword32(&m->m_flags, &flags);
2737         if (error == -1)
2738                 return (EFAULT);
2739         if ((flags & UMUTEX_PRIO_PROTECT) == 0)
2740                 return (EINVAL);
2741         if (ceiling > RTP_PRIO_MAX)
2742                 return (EINVAL);
2743         id = td->td_tid;
2744         uq = td->td_umtxq;
2745         if ((error = umtx_key_get(m, (flags & UMUTEX_ROBUST) != 0 ?
2746             TYPE_PP_ROBUST_UMUTEX : TYPE_PP_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
2747             &uq->uq_key)) != 0)
2748                 return (error);
2749         for (;;) {
2750                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2751                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
2752                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2753
2754                 rv = fueword32(&m->m_ceilings[0], &save_ceiling);
2755                 if (rv == -1) {
2756                         error = EFAULT;
2757                         break;
2758                 }
2759
2760                 rv = casueword32(&m->m_owner, UMUTEX_CONTESTED, &owner,
2761                     id | UMUTEX_CONTESTED);
2762                 if (rv == -1) {
2763                         error = EFAULT;
2764                         break;
2765                 }
2766
2767                 if (rv == 0) {
2768                         MPASS(owner == UMUTEX_CONTESTED);
2769                         rv = suword32(&m->m_ceilings[0], ceiling);
2770                         rv1 = suword32(&m->m_owner, UMUTEX_CONTESTED);
2771                         error = (rv == 0 && rv1 == 0) ? 0: EFAULT;
2772                         break;
2773                 }
2774
2775                 if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) == id) {
2776                         rv = suword32(&m->m_ceilings[0], ceiling);
2777                         error = rv == 0 ? 0 : EFAULT;
2778                         break;
2779                 }
2780
2781                 if (owner == UMUTEX_RB_OWNERDEAD) {
2782                         error = EOWNERDEAD;
2783                         break;
2784                 } else if (owner == UMUTEX_RB_NOTRECOV) {
2785                         error = ENOTRECOVERABLE;
2786                         break;
2787                 }
2788
2789                 /*
2790                  * If we caught a signal, we have retried and now
2791                  * exit immediately.
2792                  */
2793                 if (error != 0)
2794                         break;
2795
2796                 /*
2797                  * We set the contested bit, sleep. Otherwise the lock changed
2798                  * and we need to retry or we lost a race to the thread
2799                  * unlocking the umtx.
2800                  */
2801                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2802                 umtxq_insert(uq);
2803                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2804                 error = umtxq_sleep(uq, "umtxpp", NULL);
2805                 umtxq_remove(uq);
2806                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2807         }
2808         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2809         if (error == 0)
2810                 umtxq_signal(&uq->uq_key, INT_MAX);
2811         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2812         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2813         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2814         if (error == 0 && old_ceiling != NULL) {
2815                 rv = suword32(old_ceiling, save_ceiling);
2816                 error = rv == 0 ? 0 : EFAULT;
2817         }
2818         return (error);
2819 }
2820
2821 /*
2822  * Lock a userland POSIX mutex.
2823  */
2824 static int
2825 do_lock_umutex(struct thread *td, struct umutex *m,
2826     struct _umtx_time *timeout, int mode)
2827 {
2828         uint32_t flags;
2829         int error;
2830
2831         error = fueword32(&m->m_flags, &flags);
2832         if (error == -1)
2833                 return (EFAULT);
2834
2835         switch (flags & (UMUTEX_PRIO_INHERIT | UMUTEX_PRIO_PROTECT)) {
2836         case 0:
2837                 error = do_lock_normal(td, m, flags, timeout, mode);
2838                 break;
2839         case UMUTEX_PRIO_INHERIT:
2840                 error = do_lock_pi(td, m, flags, timeout, mode);
2841                 break;
2842         case UMUTEX_PRIO_PROTECT:
2843                 error = do_lock_pp(td, m, flags, timeout, mode);
2844                 break;
2845         default:
2846                 return (EINVAL);
2847         }
2848         if (timeout == NULL) {
2849                 if (error == EINTR && mode != _UMUTEX_WAIT)
2850                         error = ERESTART;
2851         } else {
2852                 /* Timed-locking is not restarted. */
2853                 if (error == ERESTART)
2854                         error = EINTR;
2855         }
2856         return (error);
2857 }
2858
2859 /*
2860  * Unlock a userland POSIX mutex.
2861  */
2862 static int
2863 do_unlock_umutex(struct thread *td, struct umutex *m, bool rb)
2864 {
2865         uint32_t flags;
2866         int error;
2867
2868         error = fueword32(&m->m_flags, &flags);
2869         if (error == -1)
2870                 return (EFAULT);
2871
2872         switch (flags & (UMUTEX_PRIO_INHERIT | UMUTEX_PRIO_PROTECT)) {
2873         case 0:
2874                 return (do_unlock_normal(td, m, flags, rb));
2875         case UMUTEX_PRIO_INHERIT:
2876                 return (do_unlock_pi(td, m, flags, rb));
2877         case UMUTEX_PRIO_PROTECT:
2878                 return (do_unlock_pp(td, m, flags, rb));
2879         }
2880
2881         return (EINVAL);
2882 }
2883
2884 static int
2885 do_cv_wait(struct thread *td, struct ucond *cv, struct umutex *m,
2886     struct timespec *timeout, u_long wflags)
2887 {
2888         struct umtx_abs_timeout timo;
2889         struct umtx_q *uq;
2890         uint32_t flags, clockid, hasw;
2891         int error;
2892
2893         uq = td->td_umtxq;
2894         error = fueword32(&cv->c_flags, &flags);
2895         if (error == -1)
2896                 return (EFAULT);
2897         error = umtx_key_get(cv, TYPE_CV, GET_SHARE(flags), &uq->uq_key);
2898         if (error != 0)
2899                 return (error);
2900
2901         if ((wflags & CVWAIT_CLOCKID) != 0) {
2902                 error = fueword32(&cv->c_clockid, &clockid);
2903                 if (error == -1) {
2904                         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2905                         return (EFAULT);
2906                 }
2907                 if (clockid < CLOCK_REALTIME ||
2908                     clockid >= CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID) {
2909                         /* hmm, only HW clock id will work. */
2910                         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2911                         return (EINVAL);
2912                 }
2913         } else {
2914                 clockid = CLOCK_REALTIME;
2915         }
2916
2917         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2918         umtxq_busy(&uq->uq_key);
2919         umtxq_insert(uq);
2920         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2921
2922         /*
2923          * Set c_has_waiters to 1 before releasing user mutex, also
2924          * don't modify cache line when unnecessary.
2925          */
2926         error = fueword32(&cv->c_has_waiters, &hasw);
2927         if (error == 0 && hasw == 0)
2928                 suword32(&cv->c_has_waiters, 1);
2929
2930         umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
2931
2932         error = do_unlock_umutex(td, m, false);
2933
2934         if (timeout != NULL)
2935                 umtx_abs_timeout_init(&timo, clockid,
2936                     (wflags & CVWAIT_ABSTIME) != 0, timeout);
2937
2938         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2939         if (error == 0) {
2940                 error = umtxq_sleep(uq, "ucond", timeout == NULL ?
2941                     NULL : &timo);
2942         }
2943
2944         if ((uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) == 0)
2945                 error = 0;
2946         else {
2947                 /*
2948                  * This must be timeout,interrupted by signal or
2949                  * surprious wakeup, clear c_has_waiter flag when
2950                  * necessary.
2951                  */
2952                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
2953                 if ((uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) != 0) {
2954                         int oldlen = uq->uq_cur_queue->length;
2955                         umtxq_remove(uq);
2956                         if (oldlen == 1) {
2957                                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2958                                 suword32(&cv->c_has_waiters, 0);
2959                                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2960                         }
2961                 }
2962                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2963                 if (error == ERESTART)
2964                         error = EINTR;
2965         }
2966
2967         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2968         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2969         return (error);
2970 }
2971
2972 /*
2973  * Signal a userland condition variable.
2974  */
2975 static int
2976 do_cv_signal(struct thread *td, struct ucond *cv)
2977 {
2978         struct umtx_key key;
2979         int error, cnt, nwake;
2980         uint32_t flags;
2981
2982         error = fueword32(&cv->c_flags, &flags);
2983         if (error == -1)
2984                 return (EFAULT);
2985         if ((error = umtx_key_get(cv, TYPE_CV, GET_SHARE(flags), &key)) != 0)
2986                 return (error);
2987         umtxq_lock(&key);
2988         umtxq_busy(&key);
2989         cnt = umtxq_count(&key);
2990         nwake = umtxq_signal(&key, 1);
2991         if (cnt <= nwake) {
2992                 umtxq_unlock(&key);
2993                 error = suword32(&cv->c_has_waiters, 0);
2994                 if (error == -1)
2995                         error = EFAULT;
2996                 umtxq_lock(&key);
2997         }
2998         umtxq_unbusy(&key);
2999         umtxq_unlock(&key);
3000         umtx_key_release(&key);
3001         return (error);
3002 }
3003
3004 static int
3005 do_cv_broadcast(struct thread *td, struct ucond *cv)
3006 {
3007         struct umtx_key key;
3008         int error;
3009         uint32_t flags;
3010
3011         error = fueword32(&cv->c_flags, &flags);
3012         if (error == -1)
3013                 return (EFAULT);
3014         if ((error = umtx_key_get(cv, TYPE_CV, GET_SHARE(flags), &key)) != 0)
3015                 return (error);
3016
3017         umtxq_lock(&key);
3018         umtxq_busy(&key);
3019         umtxq_signal(&key, INT_MAX);
3020         umtxq_unlock(&key);
3021
3022         error = suword32(&cv->c_has_waiters, 0);
3023         if (error == -1)
3024                 error = EFAULT;
3025
3026         umtxq_unbusy_unlocked(&key);
3027
3028         umtx_key_release(&key);
3029         return (error);
3030 }
3031
3032 static int
3033 do_rw_rdlock(struct thread *td, struct urwlock *rwlock, long fflag,
3034     struct _umtx_time *timeout)
3035 {
3036         struct umtx_abs_timeout timo;
3037         struct umtx_q *uq;
3038         uint32_t flags, wrflags;
3039         int32_t state, oldstate;
3040         int32_t blocked_readers;
3041         int error, error1, rv;
3042
3043         uq = td->td_umtxq;
3044         error = fueword32(&rwlock->rw_flags, &flags);
3045         if (error == -1)
3046                 return (EFAULT);
3047         error = umtx_key_get(rwlock, TYPE_RWLOCK, GET_SHARE(flags), &uq->uq_key);
3048         if (error != 0)
3049                 return (error);
3050
3051         if (timeout != NULL)
3052                 umtx_abs_timeout_init2(&timo, timeout);
3053
3054         wrflags = URWLOCK_WRITE_OWNER;
3055         if (!(fflag & URWLOCK_PREFER_READER) && !(flags & URWLOCK_PREFER_READER))
3056                 wrflags |= URWLOCK_WRITE_WAITERS;
3057
3058         for (;;) {
3059                 rv = fueword32(&rwlock->rw_state, &state);
3060                 if (rv == -1) {
3061                         umtx_key_release(&uq->uq_key);
3062                         return (EFAULT);
3063                 }
3064
3065                 /* try to lock it */
3066                 while (!(state & wrflags)) {
3067                         if (__predict_false(URWLOCK_READER_COUNT(state) ==
3068                             URWLOCK_MAX_READERS)) {
3069                                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
3070                                 return (EAGAIN);
3071                         }
3072                         rv = casueword32(&rwlock->rw_state, state,
3073                             &oldstate, state + 1);
3074                         if (rv == -1) {
3075                                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
3076                                 return (EFAULT);
3077                         }
3078                         if (rv == 0) {
3079                                 MPASS(oldstate == state);
3080                                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
3081                                 return (0);
3082                         }
3083                         error = thread_check_susp(td, true);
3084                         if (error != 0)
3085                                 break;
3086                         state = oldstate;
3087                 }
3088
3089                 if (error)
3090                         break;
3091
3092                 /* grab monitor lock */
3093                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
3094                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
3095                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3096
3097                 /*
3098                  * re-read the state, in case it changed between the try-lock above
3099                  * and the check below
3100                  */
3101                 rv = fueword32(&rwlock->rw_state, &state);
3102                 if (rv == -1)
3103                         error = EFAULT;
3104
3105                 /* set read contention bit */
3106                 while (error == 0 && (state & wrflags) &&
3107                     !(state & URWLOCK_READ_WAITERS)) {
3108                         rv = casueword32(&rwlock->rw_state, state,
3109                             &oldstate, state | URWLOCK_READ_WAITERS);
3110                         if (rv == -1) {
3111                                 error = EFAULT;
3112                                 break;
3113                         }
3114                         if (rv == 0) {
3115                                 MPASS(oldstate == state);
3116                                 goto sleep;
3117                         }
3118                         state = oldstate;
3119                         error = thread_check_susp(td, false);
3120                         if (error != 0)
3121                                 break;
3122                 }
3123                 if (error != 0) {
3124                         umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3125                         break;
3126                 }
3127
3128                 /* state is changed while setting flags, restart */
3129                 if (!(state & wrflags)) {
3130                         umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3131                         error = thread_check_susp(td, true);
3132                         if (error != 0)
3133                                 break;
3134                         continue;
3135                 }
3136
3137 sleep:
3138                 /*
3139                  * Contention bit is set, before sleeping, increase
3140                  * read waiter count.
3141                  */
3142                 rv = fueword32(&rwlock->rw_blocked_readers,
3143                     &blocked_readers);
3144                 if (rv == -1) {
3145                         umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3146                         error = EFAULT;
3147                         break;
3148                 }
3149                 suword32(&rwlock->rw_blocked_readers, blocked_readers+1);
3150
3151                 while (state & wrflags) {
3152                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
3153                         umtxq_insert(uq);
3154                         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
3155
3156                         error = umtxq_sleep(uq, "urdlck", timeout == NULL ?
3157                             NULL : &timo);
3158
3159                         umtxq_busy(&uq->uq_key);
3160                         umtxq_remove(uq);
3161                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3162                         if (error)
3163                                 break;
3164                         rv = fueword32(&rwlock->rw_state, &state);
3165                         if (rv == -1) {
3166                                 error = EFAULT;
3167                                 break;
3168                         }
3169                 }
3170
3171                 /* decrease read waiter count, and may clear read contention bit */
3172                 rv = fueword32(&rwlock->rw_blocked_readers,
3173                     &blocked_readers);
3174                 if (rv == -1) {
3175                         umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3176                         error = EFAULT;
3177                         break;
3178                 }
3179                 suword32(&rwlock->rw_blocked_readers, blocked_readers-1);
3180                 if (blocked_readers == 1) {
3181                         rv = fueword32(&rwlock->rw_state, &state);
3182                         if (rv == -1) {
3183                                 umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3184                                 error = EFAULT;
3185                                 break;
3186                         }
3187                         for (;;) {
3188                                 rv = casueword32(&rwlock->rw_state, state,
3189                                     &oldstate, state & ~URWLOCK_READ_WAITERS);
3190                                 if (rv == -1) {
3191                                         error = EFAULT;
3192                                         break;
3193                                 }
3194                                 if (rv == 0) {
3195                                         MPASS(oldstate == state);
3196                                         break;
3197                                 }
3198                                 state = oldstate;
3199                                 error1 = thread_check_susp(td, false);
3200                                 if (error1 != 0) {
3201                                         if (error == 0)
3202                                                 error = error1;
3203                                         break;
3204                                 }
3205                         }
3206                 }
3207
3208                 umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3209                 if (error != 0)
3210                         break;
3211         }
3212         umtx_key_release(&uq->uq_key);
3213         if (error == ERESTART)
3214                 error = EINTR;
3215         return (error);
3216 }
3217
3218 static int
3219 do_rw_wrlock(struct thread *td, struct urwlock *rwlock, struct _umtx_time *timeout)
3220 {
3221         struct umtx_abs_timeout timo;
3222         struct umtx_q *uq;
3223         uint32_t flags;
3224         int32_t state, oldstate;
3225         int32_t blocked_writers;
3226         int32_t blocked_readers;
3227         int error, error1, rv;
3228
3229         uq = td->td_umtxq;
3230         error = fueword32(&rwlock->rw_flags, &flags);
3231         if (error == -1)
3232                 return (EFAULT);
3233         error = umtx_key_get(rwlock, TYPE_RWLOCK, GET_SHARE(flags), &uq->uq_key);
3234         if (error != 0)
3235                 return (error);
3236
3237         if (timeout != NULL)
3238                 umtx_abs_timeout_init2(&timo, timeout);
3239
3240         blocked_readers = 0;
3241         for (;;) {
3242                 rv = fueword32(&rwlock->rw_state, &state);
3243                 if (rv == -1) {
3244                         umtx_key_release(&uq->uq_key);
3245                         return (EFAULT);
3246                 }
3247                 while ((state & URWLOCK_WRITE_OWNER) == 0 &&
3248                     URWLOCK_READER_COUNT(state) == 0) {
3249                         rv = casueword32(&rwlock->rw_state, state,
3250                             &oldstate, state | URWLOCK_WRITE_OWNER);
3251                         if (rv == -1) {
3252                                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
3253                                 return (EFAULT);
3254                         }
3255                         if (rv == 0) {
3256                                 MPASS(oldstate == state);
3257                                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
3258                                 return (0);
3259                         }
3260                         state = oldstate;
3261                         error = thread_check_susp(td, true);
3262                         if (error != 0)
3263                                 break;
3264                 }
3265
3266                 if (error) {
3267                         if ((state & (URWLOCK_WRITE_OWNER |
3268                             URWLOCK_WRITE_WAITERS)) == 0 &&
3269                             blocked_readers != 0) {
3270                                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
3271                                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
3272                                 umtxq_signal_queue(&uq->uq_key, INT_MAX,
3273                                     UMTX_SHARED_QUEUE);
3274                                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
3275                                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3276                         }
3277
3278                         break;
3279                 }
3280
3281                 /* grab monitor lock */
3282                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
3283                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
3284                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3285
3286                 /*
3287                  * Re-read the state, in case it changed between the
3288                  * try-lock above and the check below.
3289                  */
3290                 rv = fueword32(&rwlock->rw_state, &state);
3291                 if (rv == -1)
3292                         error = EFAULT;
3293
3294                 while (error == 0 && ((state & URWLOCK_WRITE_OWNER) ||
3295                     URWLOCK_READER_COUNT(state) != 0) &&
3296                     (state & URWLOCK_WRITE_WAITERS) == 0) {
3297                         rv = casueword32(&rwlock->rw_state, state,
3298                             &oldstate, state | URWLOCK_WRITE_WAITERS);
3299                         if (rv == -1) {
3300                                 error = EFAULT;
3301                                 break;
3302                         }
3303                         if (rv == 0) {
3304                                 MPASS(oldstate == state);
3305                                 goto sleep;
3306                         }
3307                         state = oldstate;
3308                         error = thread_check_susp(td, false);
3309                         if (error != 0)
3310                                 break;
3311                 }
3312                 if (error != 0) {
3313                         umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3314                         break;
3315                 }
3316
3317                 if ((state & URWLOCK_WRITE_OWNER) == 0 &&
3318                     URWLOCK_READER_COUNT(state) == 0) {
3319                         umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3320                         error = thread_check_susp(td, false);
3321                         if (error != 0)
3322                                 break;
3323                         continue;
3324                 }
3325 sleep:
3326                 rv = fueword32(&rwlock->rw_blocked_writers,
3327                     &blocked_writers);
3328                 if (rv == -1) {
3329                         umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3330                         error = EFAULT;
3331                         break;
3332                 }
3333                 suword32(&rwlock->rw_blocked_writers, blocked_writers + 1);
3334
3335                 while ((state & URWLOCK_WRITE_OWNER) ||
3336                     URWLOCK_READER_COUNT(state) != 0) {
3337                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
3338                         umtxq_insert_queue(uq, UMTX_EXCLUSIVE_QUEUE);
3339                         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
3340
3341                         error = umtxq_sleep(uq, "uwrlck", timeout == NULL ?
3342                             NULL : &timo);
3343
3344                         umtxq_busy(&uq->uq_key);
3345                         umtxq_remove_queue(uq, UMTX_EXCLUSIVE_QUEUE);
3346                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3347                         if (error)
3348                                 break;
3349                         rv = fueword32(&rwlock->rw_state, &state);
3350                         if (rv == -1) {
3351                                 error = EFAULT;
3352                                 break;
3353                         }
3354                 }
3355
3356                 rv = fueword32(&rwlock->rw_blocked_writers,
3357                     &blocked_writers);
3358                 if (rv == -1) {
3359                         umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3360                         error = EFAULT;
3361                         break;
3362                 }
3363                 suword32(&rwlock->rw_blocked_writers, blocked_writers-1);
3364                 if (blocked_writers == 1) {
3365                         rv = fueword32(&rwlock->rw_state, &state);
3366                         if (rv == -1) {
3367                                 umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3368                                 error = EFAULT;
3369                                 break;
3370                         }
3371                         for (;;) {
3372                                 rv = casueword32(&rwlock->rw_state, state,
3373                                     &oldstate, state & ~URWLOCK_WRITE_WAITERS);
3374                                 if (rv == -1) {
3375                                         error = EFAULT;
3376                                         break;
3377                                 }
3378                                 if (rv == 0) {
3379                                         MPASS(oldstate == state);
3380                                         break;
3381                                 }
3382                                 state = oldstate;
3383                                 error1 = thread_check_susp(td, false);
3384                                 /*
3385                                  * We are leaving the URWLOCK_WRITE_WAITERS
3386                                  * behind, but this should not harm the
3387                                  * correctness.
3388                                  */
3389                                 if (error1 != 0) {
3390                                         if (error == 0)
3391                                                 error = error1;
3392                                         break;
3393                                 }
3394                         }
3395                         rv = fueword32(&rwlock->rw_blocked_readers,
3396                             &blocked_readers);
3397                         if (rv == -1) {
3398                                 umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3399                                 error = EFAULT;
3400                                 break;
3401                         }
3402                 } else
3403                         blocked_readers = 0;
3404
3405                 umtxq_unbusy_unlocked(&uq->uq_key);
3406         }
3407
3408         umtx_key_release(&uq->uq_key);
3409         if (error == ERESTART)
3410                 error = EINTR;
3411         return (error);
3412 }
3413
3414 static int
3415 do_rw_unlock(struct thread *td, struct urwlock *rwlock)
3416 {
3417         struct umtx_q *uq;
3418         uint32_t flags;
3419         int32_t state, oldstate;
3420         int error, rv, q, count;
3421
3422         uq = td->td_umtxq;
3423         error = fueword32(&rwlock->rw_flags, &flags);
3424         if (error == -1)
3425                 return (EFAULT);
3426         error = umtx_key_get(rwlock, TYPE_RWLOCK, GET_SHARE(flags), &uq->uq_key);
3427         if (error != 0)
3428                 return (error);
3429
3430         error = fueword32(&rwlock->rw_state, &state);
3431         if (error == -1) {
3432                 error = EFAULT;
3433                 goto out;
3434         }
3435         if (state & URWLOCK_WRITE_OWNER) {
3436                 for (;;) {
3437                         rv = casueword32(&rwlock->rw_state, state,
3438                             &oldstate, state & ~URWLOCK_WRITE_OWNER);
3439                         if (rv == -1) {
3440                                 error = EFAULT;
3441                                 goto out;
3442                         }
3443                         if (rv == 1) {
3444                                 state = oldstate;
3445                                 if (!(oldstate & URWLOCK_WRITE_OWNER)) {
3446                                         error = EPERM;
3447                                         goto out;
3448                                 }
3449                                 error = thread_check_susp(td, true);
3450                                 if (error != 0)
3451                                         goto out;
3452                         } else
3453                                 break;
3454                 }
3455         } else if (URWLOCK_READER_COUNT(state) != 0) {
3456                 for (;;) {
3457                         rv = casueword32(&rwlock->rw_state, state,
3458                             &oldstate, state - 1);
3459                         if (rv == -1) {
3460                                 error = EFAULT;
3461                                 goto out;
3462                         }
3463                         if (rv == 1) {
3464                                 state = oldstate;
3465                                 if (URWLOCK_READER_COUNT(oldstate) == 0) {
3466                                         error = EPERM;
3467                                         goto out;
3468                                 }
3469                                 error = thread_check_susp(td, true);
3470                                 if (error != 0)
3471                                         goto out;
3472                         } else
3473                                 break;
3474                 }
3475         } else {
3476                 error = EPERM;
3477                 goto out;
3478         }
3479
3480         count = 0;
3481
3482         if (!(flags & URWLOCK_PREFER_READER)) {
3483                 if (state & URWLOCK_WRITE_WAITERS) {
3484                         count = 1;
3485                         q = UMTX_EXCLUSIVE_QUEUE;
3486                 } else if (state & URWLOCK_READ_WAITERS) {
3487                         count = INT_MAX;
3488                         q = UMTX_SHARED_QUEUE;
3489                 }
3490         } else {
3491                 if (state & URWLOCK_READ_WAITERS) {
3492                         count = INT_MAX;
3493                         q = UMTX_SHARED_QUEUE;
3494                 } else if (state & URWLOCK_WRITE_WAITERS) {
3495                         count = 1;
3496                         q = UMTX_EXCLUSIVE_QUEUE;
3497                 }
3498         }
3499
3500         if (count) {
3501                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
3502                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
3503                 umtxq_signal_queue(&uq->uq_key, count, q);
3504                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
3505                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3506         }
3507 out:
3508         umtx_key_release(&uq->uq_key);
3509         return (error);
3510 }
3511
3512 #if defined(COMPAT_FREEBSD9) || defined(COMPAT_FREEBSD10)
3513 static int
3514 do_sem_wait(struct thread *td, struct _usem *sem, struct _umtx_time *timeout)
3515 {
3516         struct umtx_abs_timeout timo;
3517         struct umtx_q *uq;
3518         uint32_t flags, count, count1;
3519         int error, rv, rv1;
3520
3521         uq = td->td_umtxq;
3522         error = fueword32(&sem->_flags, &flags);
3523         if (error == -1)
3524                 return (EFAULT);
3525         error = umtx_key_get(sem, TYPE_SEM, GET_SHARE(flags), &uq->uq_key);
3526         if (error != 0)
3527                 return (error);
3528
3529         if (timeout != NULL)
3530                 umtx_abs_timeout_init2(&timo, timeout);
3531
3532 again:
3533         umtxq_lock(&uq->uq_key);
3534         umtxq_busy(&uq->uq_key);
3535         umtxq_insert(uq);
3536         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3537         rv = casueword32(&sem->_has_waiters, 0, &count1, 1);
3538         if (rv == 0)
3539                 rv1 = fueword32(&sem->_count, &count);
3540         if (rv == -1 || (rv == 0 && (rv1 == -1 || count != 0)) ||
3541             (rv == 1 && count1 == 0)) {
3542                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
3543                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
3544                 umtxq_remove(uq);
3545                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3546                 if (rv == 1) {
3547                         rv = thread_check_susp(td, true);
3548                         if (rv == 0)
3549                                 goto again;
3550                         error = rv;
3551                         goto out;
3552                 }
3553                 if (rv == 0)
3554                         rv = rv1;
3555                 error = rv == -1 ? EFAULT : 0;
3556                 goto out;
3557         }
3558         umtxq_lock(&uq->uq_key);
3559         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
3560
3561         error = umtxq_sleep(uq, "usem", timeout == NULL ? NULL : &timo);
3562
3563         if ((uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) == 0)
3564                 error = 0;
3565         else {
3566                 umtxq_remove(uq);
3567                 /* A relative timeout cannot be restarted. */
3568                 if (error == ERESTART && timeout != NULL &&
3569                     (timeout->_flags & UMTX_ABSTIME) == 0)
3570                         error = EINTR;
3571         }
3572         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3573 out:
3574         umtx_key_release(&uq->uq_key);
3575         return (error);
3576 }
3577
3578 /*
3579  * Signal a userland semaphore.
3580  */
3581 static int
3582 do_sem_wake(struct thread *td, struct _usem *sem)
3583 {
3584         struct umtx_key key;
3585         int error, cnt;
3586         uint32_t flags;
3587
3588         error = fueword32(&sem->_flags, &flags);
3589         if (error == -1)
3590                 return (EFAULT);
3591         if ((error = umtx_key_get(sem, TYPE_SEM, GET_SHARE(flags), &key)) != 0)
3592                 return (error);
3593         umtxq_lock(&key);
3594         umtxq_busy(&key);
3595         cnt = umtxq_count(&key);
3596         if (cnt > 0) {
3597                 /*
3598                  * Check if count is greater than 0, this means the memory is
3599                  * still being referenced by user code, so we can safely
3600                  * update _has_waiters flag.
3601                  */
3602                 if (cnt == 1) {
3603                         umtxq_unlock(&key);
3604                         error = suword32(&sem->_has_waiters, 0);
3605                         umtxq_lock(&key);
3606                         if (error == -1)
3607                                 error = EFAULT;
3608                 }
3609                 umtxq_signal(&key, 1);
3610         }
3611         umtxq_unbusy(&key);
3612         umtxq_unlock(&key);
3613         umtx_key_release(&key);
3614         return (error);
3615 }
3616 #endif
3617
3618 static int
3619 do_sem2_wait(struct thread *td, struct _usem2 *sem, struct _umtx_time *timeout)
3620 {
3621         struct umtx_abs_timeout timo;
3622         struct umtx_q *uq;
3623         uint32_t count, flags;
3624         int error, rv;
3625
3626         uq = td->td_umtxq;
3627         flags = fuword32(&sem->_flags);
3628         if (timeout != NULL)
3629                 umtx_abs_timeout_init2(&timo, timeout);
3630
3631 again:
3632         error = umtx_key_get(sem, TYPE_SEM, GET_SHARE(flags), &uq->uq_key);
3633         if (error != 0)
3634                 return (error);
3635         umtxq_lock(&uq->uq_key);
3636         umtxq_busy(&uq->uq_key);
3637         umtxq_insert(uq);
3638         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3639         rv = fueword32(&sem->_count, &count);
3640         if (rv == -1) {
3641                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
3642                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
3643                 umtxq_remove(uq);
3644                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3645                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
3646                 return (EFAULT);
3647         }
3648         for (;;) {
3649                 if (USEM_COUNT(count) != 0) {
3650                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
3651                         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
3652                         umtxq_remove(uq);
3653                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3654                         umtx_key_release(&uq->uq_key);
3655                         return (0);
3656                 }
3657                 if (count == USEM_HAS_WAITERS)
3658                         break;
3659                 rv = casueword32(&sem->_count, 0, &count, USEM_HAS_WAITERS);
3660                 if (rv == 0)
3661                         break;
3662                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
3663                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
3664                 umtxq_remove(uq);
3665                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3666                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
3667                 if (rv == -1)
3668                         return (EFAULT);
3669                 rv = thread_check_susp(td, true);
3670                 if (rv != 0)
3671                         return (rv);
3672                 goto again;
3673         }
3674         umtxq_lock(&uq->uq_key);
3675         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
3676
3677         error = umtxq_sleep(uq, "usem", timeout == NULL ? NULL : &timo);
3678
3679         if ((uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) == 0)
3680                 error = 0;
3681         else {
3682                 umtxq_remove(uq);
3683                 if (timeout != NULL && (timeout->_flags & UMTX_ABSTIME) == 0) {
3684                         /* A relative timeout cannot be restarted. */
3685                         if (error == ERESTART)
3686                                 error = EINTR;
3687                         if (error == EINTR) {
3688                                 kern_clock_gettime(curthread, timo.clockid,
3689                                     &timo.cur);
3690                                 timespecsub(&timo.end, &timo.cur,
3691                                     &timeout->_timeout);
3692                         }
3693                 }
3694         }
3695         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
3696         umtx_key_release(&uq->uq_key);
3697         return (error);
3698 }
3699
3700 /*
3701  * Signal a userland semaphore.
3702  */
3703 static int
3704 do_sem2_wake(struct thread *td, struct _usem2 *sem)
3705 {
3706         struct umtx_key key;
3707         int error, cnt, rv;
3708         uint32_t count, flags;
3709
3710         rv = fueword32(&sem->_flags, &flags);
3711         if (rv == -1)
3712                 return (EFAULT);
3713         if ((error = umtx_key_get(sem, TYPE_SEM, GET_SHARE(flags), &key)) != 0)
3714                 return (error);
3715         umtxq_lock(&key);
3716         umtxq_busy(&key);
3717         cnt = umtxq_count(&key);
3718         if (cnt > 0) {
3719                 /*
3720                  * If this was the last sleeping thread, clear the waiters
3721                  * flag in _count.
3722                  */
3723                 if (cnt == 1) {
3724                         umtxq_unlock(&key);
3725                         rv = fueword32(&sem->_count, &count);
3726                         while (rv != -1 && count & USEM_HAS_WAITERS) {
3727                                 rv = casueword32(&sem->_count, count, &count,
3728                                     count & ~USEM_HAS_WAITERS);
3729                                 if (rv == 1) {
3730                                         rv = thread_check_susp(td, true);
3731                                         if (rv != 0)
3732                                                 break;
3733                                 }
3734                         }
3735                         if (rv == -1)
3736                                 error = EFAULT;
3737                         else if (rv > 0) {
3738                                 error = rv;
3739                         }
3740                         umtxq_lock(&key);
3741                 }
3742
3743                 umtxq_signal(&key, 1);
3744         }
3745         umtxq_unbusy(&key);
3746         umtxq_unlock(&key);
3747         umtx_key_release(&key);
3748         return (error);
3749 }
3750
3751 #ifdef COMPAT_FREEBSD10
3752 int
3753 freebsd10__umtx_lock(struct thread *td, struct freebsd10__umtx_lock_args *uap)
3754 {
3755         return (do_lock_umtx(td, uap->umtx, td->td_tid, 0));
3756 }
3757
3758 int
3759 freebsd10__umtx_unlock(struct thread *td,
3760     struct freebsd10__umtx_unlock_args *uap)
3761 {
3762         return (do_unlock_umtx(td, uap->umtx, td->td_tid));
3763 }
3764 #endif
3765
3766 inline int
3767 umtx_copyin_timeout(const void *uaddr, struct timespec *tsp)
3768 {
3769         int error;
3770
3771         error = copyin(uaddr, tsp, sizeof(*tsp));
3772         if (error == 0) {
3773                 if (tsp->tv_sec < 0 ||
3774                     tsp->tv_nsec >= 1000000000 ||
3775                     tsp->tv_nsec < 0)
3776                         error = EINVAL;
3777         }
3778         return (error);
3779 }
3780
3781 static inline int
3782 umtx_copyin_umtx_time(const void *uaddr, size_t size, struct _umtx_time *tp)
3783 {
3784         int error;
3785
3786         if (size <= sizeof(tp->_timeout)) {
3787                 tp->_clockid = CLOCK_REALTIME;
3788                 tp->_flags = 0;
3789                 error = copyin(uaddr, &tp->_timeout, sizeof(tp->_timeout));
3790         } else
3791                 error = copyin(uaddr, tp, sizeof(*tp));
3792         if (error != 0)
3793                 return (error);
3794         if (tp->_timeout.tv_sec < 0 ||
3795             tp->_timeout.tv_nsec >= 1000000000 || tp->_timeout.tv_nsec < 0)
3796                 return (EINVAL);
3797         return (0);
3798 }
3799
3800 static int
3801 umtx_copyin_robust_lists(const void *uaddr, size_t size,
3802     struct umtx_robust_lists_params *rb)
3803 {
3804
3805         if (size > sizeof(*rb))
3806                 return (EINVAL);
3807         return (copyin(uaddr, rb, size));
3808 }
3809
3810 static int
3811 umtx_copyout_timeout(void *uaddr, size_t sz, struct timespec *tsp)
3812 {
3813
3814         /*
3815          * Should be guaranteed by the caller, sz == uaddr1 - sizeof(_umtx_time)
3816          * and we're only called if sz >= sizeof(timespec) as supplied in the
3817          * copyops.
3818          */
3819         KASSERT(sz >= sizeof(*tsp),
3820             ("umtx_copyops specifies incorrect sizes"));
3821
3822         return (copyout(tsp, uaddr, sizeof(*tsp)));
3823 }
3824
3825 #ifdef COMPAT_FREEBSD10
3826 static int
3827 __umtx_op_lock_umtx(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
3828     const struct umtx_copyops *ops)
3829 {
3830         struct timespec *ts, timeout;
3831         int error;
3832
3833         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3834         if (uap->uaddr2 == NULL)
3835                 ts = NULL;
3836         else {
3837                 error = ops->copyin_timeout(uap->uaddr2, &timeout);
3838                 if (error != 0)
3839                         return (error);
3840                 ts = &timeout;
3841         }
3842 #ifdef COMPAT_FREEBSD32
3843         if (ops->compat32)
3844                 return (do_lock_umtx32(td, uap->obj, uap->val, ts));
3845 #endif
3846         return (do_lock_umtx(td, uap->obj, uap->val, ts));
3847 }
3848
3849 static int
3850 __umtx_op_unlock_umtx(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
3851     const struct umtx_copyops *ops)
3852 {
3853 #ifdef COMPAT_FREEBSD32
3854         if (ops->compat32)
3855                 return (do_unlock_umtx32(td, uap->obj, uap->val));
3856 #endif
3857         return (do_unlock_umtx(td, uap->obj, uap->val));
3858 }
3859 #endif  /* COMPAT_FREEBSD10 */
3860
3861 #if !defined(COMPAT_FREEBSD10)
3862 static int
3863 __umtx_op_unimpl(struct thread *td __unused, struct _umtx_op_args *uap __unused,
3864     const struct umtx_copyops *ops __unused)
3865 {
3866         return (EOPNOTSUPP);
3867 }
3868 #endif  /* COMPAT_FREEBSD10 */
3869
3870 static int
3871 __umtx_op_wait(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
3872     const struct umtx_copyops *ops)
3873 {
3874         struct _umtx_time timeout, *tm_p;
3875         int error;
3876
3877         if (uap->uaddr2 == NULL)
3878                 tm_p = NULL;
3879         else {
3880                 error = ops->copyin_umtx_time(
3881                     uap->uaddr2, (size_t)uap->uaddr1, &timeout);
3882                 if (error != 0)
3883                         return (error);
3884                 tm_p = &timeout;
3885         }
3886         return (do_wait(td, uap->obj, uap->val, tm_p, ops->compat32, 0));
3887 }
3888
3889 static int
3890 __umtx_op_wait_uint(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
3891     const struct umtx_copyops *ops)
3892 {
3893         struct _umtx_time timeout, *tm_p;
3894         int error;
3895
3896         if (uap->uaddr2 == NULL)
3897                 tm_p = NULL;
3898         else {
3899                 error = ops->copyin_umtx_time(
3900                     uap->uaddr2, (size_t)uap->uaddr1, &timeout);
3901                 if (error != 0)
3902                         return (error);
3903                 tm_p = &timeout;
3904         }
3905         return (do_wait(td, uap->obj, uap->val, tm_p, 1, 0));
3906 }
3907
3908 static int
3909 __umtx_op_wait_uint_private(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
3910     const struct umtx_copyops *ops)
3911 {
3912         struct _umtx_time *tm_p, timeout;
3913         int error;
3914
3915         if (uap->uaddr2 == NULL)
3916                 tm_p = NULL;
3917         else {
3918                 error = ops->copyin_umtx_time(
3919                     uap->uaddr2, (size_t)uap->uaddr1, &timeout);
3920                 if (error != 0)
3921                         return (error);
3922                 tm_p = &timeout;
3923         }
3924         return (do_wait(td, uap->obj, uap->val, tm_p, 1, 1));
3925 }
3926
3927 static int
3928 __umtx_op_wake(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
3929     const struct umtx_copyops *ops __unused)
3930 {
3931
3932         return (kern_umtx_wake(td, uap->obj, uap->val, 0));
3933 }
3934
3935 #define BATCH_SIZE      128
3936 static int
3937 __umtx_op_nwake_private_native(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3938 {
3939         char *uaddrs[BATCH_SIZE], **upp;
3940         int count, error, i, pos, tocopy;
3941
3942         upp = (char **)uap->obj;
3943         error = 0;
3944         for (count = uap->val, pos = 0; count > 0; count -= tocopy,
3945             pos += tocopy) {
3946                 tocopy = MIN(count, BATCH_SIZE);
3947                 error = copyin(upp + pos, uaddrs, tocopy * sizeof(char *));
3948                 if (error != 0)
3949                         break;
3950                 for (i = 0; i < tocopy; ++i) {
3951                         kern_umtx_wake(td, uaddrs[i], INT_MAX, 1);
3952                 }
3953                 maybe_yield();
3954         }
3955         return (error);
3956 }
3957
3958 static int
3959 __umtx_op_nwake_private_compat32(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3960 {
3961         uint32_t uaddrs[BATCH_SIZE], *upp;
3962         int count, error, i, pos, tocopy;
3963
3964         upp = (uint32_t *)uap->obj;
3965         error = 0;
3966         for (count = uap->val, pos = 0; count > 0; count -= tocopy,
3967             pos += tocopy) {
3968                 tocopy = MIN(count, BATCH_SIZE);
3969                 error = copyin(upp + pos, uaddrs, tocopy * sizeof(uint32_t));
3970                 if (error != 0)
3971                         break;
3972                 for (i = 0; i < tocopy; ++i) {
3973                         kern_umtx_wake(td, (void *)(uintptr_t)uaddrs[i],
3974                             INT_MAX, 1);
3975                 }
3976                 maybe_yield();
3977         }
3978         return (error);
3979 }
3980
3981 static int
3982 __umtx_op_nwake_private(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
3983     const struct umtx_copyops *ops)
3984 {
3985
3986         if (ops->compat32)
3987                 return (__umtx_op_nwake_private_compat32(td, uap));
3988         return (__umtx_op_nwake_private_native(td, uap));
3989 }
3990
3991 static int
3992 __umtx_op_wake_private(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
3993     const struct umtx_copyops *ops __unused)
3994 {
3995
3996         return (kern_umtx_wake(td, uap->obj, uap->val, 1));
3997 }
3998
3999 static int
4000 __umtx_op_lock_umutex(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4001    const struct umtx_copyops *ops)
4002 {
4003         struct _umtx_time *tm_p, timeout;
4004         int error;
4005
4006         /* Allow a null timespec (wait forever). */
4007         if (uap->uaddr2 == NULL)
4008                 tm_p = NULL;
4009         else {
4010                 error = ops->copyin_umtx_time(
4011                     uap->uaddr2, (size_t)uap->uaddr1, &timeout);
4012                 if (error != 0)
4013                         return (error);
4014                 tm_p = &timeout;
4015         }
4016         return (do_lock_umutex(td, uap->obj, tm_p, 0));
4017 }
4018
4019 static int
4020 __umtx_op_trylock_umutex(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4021     const struct umtx_copyops *ops __unused)
4022 {
4023
4024         return (do_lock_umutex(td, uap->obj, NULL, _UMUTEX_TRY));
4025 }
4026
4027 static int
4028 __umtx_op_wait_umutex(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4029     const struct umtx_copyops *ops)
4030 {
4031         struct _umtx_time *tm_p, timeout;
4032         int error;
4033
4034         /* Allow a null timespec (wait forever). */
4035         if (uap->uaddr2 == NULL)
4036                 tm_p = NULL;
4037         else {
4038                 error = ops->copyin_umtx_time(
4039                     uap->uaddr2, (size_t)uap->uaddr1, &timeout);
4040                 if (error != 0)
4041                         return (error);
4042                 tm_p = &timeout;
4043         }
4044         return (do_lock_umutex(td, uap->obj, tm_p, _UMUTEX_WAIT));
4045 }
4046
4047 static int
4048 __umtx_op_wake_umutex(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4049     const struct umtx_copyops *ops __unused)
4050 {
4051
4052         return (do_wake_umutex(td, uap->obj));
4053 }
4054
4055 static int
4056 __umtx_op_unlock_umutex(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4057     const struct umtx_copyops *ops __unused)
4058 {
4059
4060         return (do_unlock_umutex(td, uap->obj, false));
4061 }
4062
4063 static int
4064 __umtx_op_set_ceiling(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4065     const struct umtx_copyops *ops __unused)
4066 {
4067
4068         return (do_set_ceiling(td, uap->obj, uap->val, uap->uaddr1));
4069 }
4070
4071 static int
4072 __umtx_op_cv_wait(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4073     const struct umtx_copyops *ops)
4074 {
4075         struct timespec *ts, timeout;
4076         int error;
4077
4078         /* Allow a null timespec (wait forever). */
4079         if (uap->uaddr2 == NULL)
4080                 ts = NULL;
4081         else {
4082                 error = ops->copyin_timeout(uap->uaddr2, &timeout);
4083                 if (error != 0)
4084                         return (error);
4085                 ts = &timeout;
4086         }
4087         return (do_cv_wait(td, uap->obj, uap->uaddr1, ts, uap->val));
4088 }
4089
4090 static int
4091 __umtx_op_cv_signal(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4092     const struct umtx_copyops *ops __unused)
4093 {
4094
4095         return (do_cv_signal(td, uap->obj));
4096 }
4097
4098 static int
4099 __umtx_op_cv_broadcast(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4100     const struct umtx_copyops *ops __unused)
4101 {
4102
4103         return (do_cv_broadcast(td, uap->obj));
4104 }
4105
4106 static int
4107 __umtx_op_rw_rdlock(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4108     const struct umtx_copyops *ops)
4109 {
4110         struct _umtx_time timeout;
4111         int error;
4112
4113         /* Allow a null timespec (wait forever). */
4114         if (uap->uaddr2 == NULL) {
4115                 error = do_rw_rdlock(td, uap->obj, uap->val, 0);
4116         } else {
4117                 error = ops->copyin_umtx_time(uap->uaddr2,
4118                    (size_t)uap->uaddr1, &timeout);
4119                 if (error != 0)
4120                         return (error);
4121                 error = do_rw_rdlock(td, uap->obj, uap->val, &timeout);
4122         }
4123         return (error);
4124 }
4125
4126 static int
4127 __umtx_op_rw_wrlock(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4128     const struct umtx_copyops *ops)
4129 {
4130         struct _umtx_time timeout;
4131         int error;
4132
4133         /* Allow a null timespec (wait forever). */
4134         if (uap->uaddr2 == NULL) {
4135                 error = do_rw_wrlock(td, uap->obj, 0);
4136         } else {
4137                 error = ops->copyin_umtx_time(uap->uaddr2,
4138                    (size_t)uap->uaddr1, &timeout);
4139                 if (error != 0)
4140                         return (error);
4141
4142                 error = do_rw_wrlock(td, uap->obj, &timeout);
4143         }
4144         return (error);
4145 }
4146
4147 static int
4148 __umtx_op_rw_unlock(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4149     const struct umtx_copyops *ops __unused)
4150 {
4151
4152         return (do_rw_unlock(td, uap->obj));
4153 }
4154
4155 #if defined(COMPAT_FREEBSD9) || defined(COMPAT_FREEBSD10)
4156 static int
4157 __umtx_op_sem_wait(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4158     const struct umtx_copyops *ops)
4159 {
4160         struct _umtx_time *tm_p, timeout;
4161         int error;
4162
4163         /* Allow a null timespec (wait forever). */
4164         if (uap->uaddr2 == NULL)
4165                 tm_p = NULL;
4166         else {
4167                 error = ops->copyin_umtx_time(
4168                     uap->uaddr2, (size_t)uap->uaddr1, &timeout);
4169                 if (error != 0)
4170                         return (error);
4171                 tm_p = &timeout;
4172         }
4173         return (do_sem_wait(td, uap->obj, tm_p));
4174 }
4175
4176 static int
4177 __umtx_op_sem_wake(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4178     const struct umtx_copyops *ops __unused)
4179 {
4180
4181         return (do_sem_wake(td, uap->obj));
4182 }
4183 #endif
4184
4185 static int
4186 __umtx_op_wake2_umutex(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4187     const struct umtx_copyops *ops __unused)
4188 {
4189
4190         return (do_wake2_umutex(td, uap->obj, uap->val));
4191 }
4192
4193 static int
4194 __umtx_op_sem2_wait(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4195     const struct umtx_copyops *ops)
4196 {
4197         struct _umtx_time *tm_p, timeout;
4198         size_t uasize;
4199         int error;
4200
4201         /* Allow a null timespec (wait forever). */
4202         if (uap->uaddr2 == NULL) {
4203                 uasize = 0;
4204                 tm_p = NULL;
4205         } else {
4206                 uasize = (size_t)uap->uaddr1;
4207                 error = ops->copyin_umtx_time(uap->uaddr2, uasize, &timeout);
4208                 if (error != 0)
4209                         return (error);
4210                 tm_p = &timeout;
4211         }
4212         error = do_sem2_wait(td, uap->obj, tm_p);
4213         if (error == EINTR && uap->uaddr2 != NULL &&
4214             (timeout._flags & UMTX_ABSTIME) == 0 &&
4215             uasize >= ops->umtx_time_sz + ops->timespec_sz) {
4216                 error = ops->copyout_timeout(
4217                     (void *)((uintptr_t)uap->uaddr2 + ops->umtx_time_sz),
4218                     uasize - ops->umtx_time_sz, &timeout._timeout);
4219                 if (error == 0) {
4220                         error = EINTR;
4221                 }
4222         }
4223
4224         return (error);
4225 }
4226
4227 static int
4228 __umtx_op_sem2_wake(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4229     const struct umtx_copyops *ops __unused)
4230 {
4231
4232         return (do_sem2_wake(td, uap->obj));
4233 }
4234
4235 #define USHM_OBJ_UMTX(o)                                                \
4236     ((struct umtx_shm_obj_list *)(&(o)->umtx_data))
4237
4238 #define USHMF_REG_LINKED        0x0001
4239 #define USHMF_OBJ_LINKED        0x0002
4240 struct umtx_shm_reg {
4241         TAILQ_ENTRY(umtx_shm_reg) ushm_reg_link;
4242         LIST_ENTRY(umtx_shm_reg) ushm_obj_link;
4243         struct umtx_key         ushm_key;
4244         struct ucred            *ushm_cred;
4245         struct shmfd            *ushm_obj;
4246         u_int                   ushm_refcnt;
4247         u_int                   ushm_flags;
4248 };
4249
4250 LIST_HEAD(umtx_shm_obj_list, umtx_shm_reg);
4251 TAILQ_HEAD(umtx_shm_reg_head, umtx_shm_reg);
4252
4253 static uma_zone_t umtx_shm_reg_zone;
4254 static struct umtx_shm_reg_head umtx_shm_registry[UMTX_CHAINS];
4255 static struct mtx umtx_shm_lock;
4256 static struct umtx_shm_reg_head umtx_shm_reg_delfree =
4257     TAILQ_HEAD_INITIALIZER(umtx_shm_reg_delfree);
4258
4259 static void umtx_shm_free_reg(struct umtx_shm_reg *reg);
4260
4261 static void
4262 umtx_shm_reg_delfree_tq(void *context __unused, int pending __unused)
4263 {
4264         struct umtx_shm_reg_head d;
4265         struct umtx_shm_reg *reg, *reg1;
4266
4267         TAILQ_INIT(&d);
4268         mtx_lock(&umtx_shm_lock);
4269         TAILQ_CONCAT(&d, &umtx_shm_reg_delfree, ushm_reg_link);
4270         mtx_unlock(&umtx_shm_lock);
4271         TAILQ_FOREACH_SAFE(reg, &d, ushm_reg_link, reg1) {
4272                 TAILQ_REMOVE(&d, reg, ushm_reg_link);
4273                 umtx_shm_free_reg(reg);
4274         }
4275 }
4276
4277 static struct task umtx_shm_reg_delfree_task =
4278     TASK_INITIALIZER(0, umtx_shm_reg_delfree_tq, NULL);
4279
4280 static struct umtx_shm_reg *
4281 umtx_shm_find_reg_locked(const struct umtx_key *key)
4282 {
4283         struct umtx_shm_reg *reg;
4284         struct umtx_shm_reg_head *reg_head;
4285
4286         KASSERT(key->shared, ("umtx_p_find_rg: private key"));
4287         mtx_assert(&umtx_shm_lock, MA_OWNED);
4288         reg_head = &umtx_shm_registry[key->hash];
4289         TAILQ_FOREACH(reg, reg_head, ushm_reg_link) {
4290                 KASSERT(reg->ushm_key.shared,
4291                     ("non-shared key on reg %p %d", reg, reg->ushm_key.shared));
4292                 if (reg->ushm_key.info.shared.object ==
4293                     key->info.shared.object &&
4294                     reg->ushm_key.info.shared.offset ==
4295                     key->info.shared.offset) {
4296                         KASSERT(reg->ushm_key.type == TYPE_SHM, ("TYPE_USHM"));
4297                         KASSERT(reg->ushm_refcnt > 0,
4298                             ("reg %p refcnt 0 onlist", reg));
4299                         KASSERT((reg->ushm_flags & USHMF_REG_LINKED) != 0,
4300                             ("reg %p not linked", reg));
4301                         reg->ushm_refcnt++;
4302                         return (reg);
4303                 }
4304         }
4305         return (NULL);
4306 }
4307
4308 static struct umtx_shm_reg *
4309 umtx_shm_find_reg(const struct umtx_key *key)
4310 {
4311         struct umtx_shm_reg *reg;
4312
4313         mtx_lock(&umtx_shm_lock);
4314         reg = umtx_shm_find_reg_locked(key);
4315         mtx_unlock(&umtx_shm_lock);
4316         return (reg);
4317 }
4318
4319 static void
4320 umtx_shm_free_reg(struct umtx_shm_reg *reg)
4321 {
4322
4323         chgumtxcnt(reg->ushm_cred->cr_ruidinfo, -1, 0);
4324         crfree(reg->ushm_cred);
4325         shm_drop(reg->ushm_obj);
4326         uma_zfree(umtx_shm_reg_zone, reg);
4327 }
4328
4329 static bool
4330 umtx_shm_unref_reg_locked(struct umtx_shm_reg *reg, bool force)
4331 {
4332         bool res;
4333
4334         mtx_assert(&umtx_shm_lock, MA_OWNED);
4335         KASSERT(reg->ushm_refcnt > 0, ("ushm_reg %p refcnt 0", reg));
4336         reg->ushm_refcnt--;
4337         res = reg->ushm_refcnt == 0;
4338         if (res || force) {
4339                 if ((reg->ushm_flags & USHMF_REG_LINKED) != 0) {
4340                         TAILQ_REMOVE(&umtx_shm_registry[reg->ushm_key.hash],
4341                             reg, ushm_reg_link);
4342                         reg->ushm_flags &= ~USHMF_REG_LINKED;
4343                 }
4344                 if ((reg->ushm_flags & USHMF_OBJ_LINKED) != 0) {
4345                         LIST_REMOVE(reg, ushm_obj_link);
4346                         reg->ushm_flags &= ~USHMF_OBJ_LINKED;
4347                 }
4348         }
4349         return (res);
4350 }
4351
4352 static void
4353 umtx_shm_unref_reg(struct umtx_shm_reg *reg, bool force)
4354 {
4355         vm_object_t object;
4356         bool dofree;
4357
4358         if (force) {
4359                 object = reg->ushm_obj->shm_object;
4360                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
4361                 object->flags |= OBJ_UMTXDEAD;
4362                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
4363         }
4364         mtx_lock(&umtx_shm_lock);
4365         dofree = umtx_shm_unref_reg_locked(reg, force);
4366         mtx_unlock(&umtx_shm_lock);
4367         if (dofree)
4368                 umtx_shm_free_reg(reg);
4369 }
4370
4371 void
4372 umtx_shm_object_init(vm_object_t object)
4373 {
4374
4375         LIST_INIT(USHM_OBJ_UMTX(object));
4376 }
4377
4378 void
4379 umtx_shm_object_terminated(vm_object_t object)
4380 {
4381         struct umtx_shm_reg *reg, *reg1;
4382         bool dofree;
4383
4384         if (LIST_EMPTY(USHM_OBJ_UMTX(object)))
4385                 return;
4386
4387         dofree = false;
4388         mtx_lock(&umtx_shm_lock);
4389         LIST_FOREACH_SAFE(reg, USHM_OBJ_UMTX(object), ushm_obj_link, reg1) {
4390                 if (umtx_shm_unref_reg_locked(reg, true)) {
4391                         TAILQ_INSERT_TAIL(&umtx_shm_reg_delfree, reg,
4392                             ushm_reg_link);
4393                         dofree = true;
4394                 }
4395         }
4396         mtx_unlock(&umtx_shm_lock);
4397         if (dofree)
4398                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &umtx_shm_reg_delfree_task);
4399 }
4400
4401 static int
4402 umtx_shm_create_reg(struct thread *td, const struct umtx_key *key,
4403     struct umtx_shm_reg **res)
4404 {
4405         struct umtx_shm_reg *reg, *reg1;
4406         struct ucred *cred;
4407         int error;
4408
4409         reg = umtx_shm_find_reg(key);
4410         if (reg != NULL) {
4411                 *res = reg;
4412                 return (0);
4413         }
4414         cred = td->td_ucred;
4415         if (!chgumtxcnt(cred->cr_ruidinfo, 1, lim_cur(td, RLIMIT_UMTXP)))
4416                 return (ENOMEM);
4417         reg = uma_zalloc(umtx_shm_reg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
4418         reg->ushm_refcnt = 1;
4419         bcopy(key, &reg->ushm_key, sizeof(*key));
4420         reg->ushm_obj = shm_alloc(td->td_ucred, O_RDWR, false);
4421         reg->ushm_cred = crhold(cred);
4422         error = shm_dotruncate(reg->ushm_obj, PAGE_SIZE);
4423         if (error != 0) {
4424                 umtx_shm_free_reg(reg);
4425                 return (error);
4426         }
4427         mtx_lock(&umtx_shm_lock);
4428         reg1 = umtx_shm_find_reg_locked(key);
4429         if (reg1 != NULL) {
4430                 mtx_unlock(&umtx_shm_lock);
4431                 umtx_shm_free_reg(reg);
4432                 *res = reg1;
4433                 return (0);
4434         }
4435         reg->ushm_refcnt++;
4436         TAILQ_INSERT_TAIL(&umtx_shm_registry[key->hash], reg, ushm_reg_link);
4437         LIST_INSERT_HEAD(USHM_OBJ_UMTX(key->info.shared.object), reg,
4438             ushm_obj_link);
4439         reg->ushm_flags = USHMF_REG_LINKED | USHMF_OBJ_LINKED;
4440         mtx_unlock(&umtx_shm_lock);
4441         *res = reg;
4442         return (0);
4443 }
4444
4445 static int
4446 umtx_shm_alive(struct thread *td, void *addr)
4447 {
4448         vm_map_t map;
4449         vm_map_entry_t entry;
4450         vm_object_t object;
4451         vm_pindex_t pindex;
4452         vm_prot_t prot;
4453         int res, ret;
4454         boolean_t wired;
4455
4456         map = &td->td_proc->p_vmspace->vm_map;
4457         res = vm_map_lookup(&map, (uintptr_t)addr, VM_PROT_READ, &entry,
4458             &object, &pindex, &prot, &wired);
4459         if (res != KERN_SUCCESS)
4460                 return (EFAULT);
4461         if (object == NULL)
4462                 ret = EINVAL;
4463         else
4464                 ret = (object->flags & OBJ_UMTXDEAD) != 0 ? ENOTTY : 0;
4465         vm_map_lookup_done(map, entry);
4466         return (ret);
4467 }
4468
4469 static void
4470 umtx_shm_init(void)
4471 {
4472         int i;
4473
4474         umtx_shm_reg_zone = uma_zcreate("umtx_shm", sizeof(struct umtx_shm_reg),
4475             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, 0);
4476         mtx_init(&umtx_shm_lock, "umtxshm", NULL, MTX_DEF);
4477         for (i = 0; i < nitems(umtx_shm_registry); i++)
4478                 TAILQ_INIT(&umtx_shm_registry[i]);
4479 }
4480
4481 static int
4482 umtx_shm(struct thread *td, void *addr, u_int flags)
4483 {
4484         struct umtx_key key;
4485         struct umtx_shm_reg *reg;
4486         struct file *fp;
4487         int error, fd;
4488
4489         if (__bitcount(flags & (UMTX_SHM_CREAT | UMTX_SHM_LOOKUP |
4490             UMTX_SHM_DESTROY| UMTX_SHM_ALIVE)) != 1)
4491                 return (EINVAL);
4492         if ((flags & UMTX_SHM_ALIVE) != 0)
4493                 return (umtx_shm_alive(td, addr));
4494         error = umtx_key_get(addr, TYPE_SHM, PROCESS_SHARE, &key);
4495         if (error != 0)
4496                 return (error);
4497         KASSERT(key.shared == 1, ("non-shared key"));
4498         if ((flags & UMTX_SHM_CREAT) != 0) {
4499                 error = umtx_shm_create_reg(td, &key, &reg);
4500         } else {
4501                 reg = umtx_shm_find_reg(&key);
4502                 if (reg == NULL)
4503                         error = ESRCH;
4504         }
4505         umtx_key_release(&key);
4506         if (error != 0)
4507                 return (error);
4508         KASSERT(reg != NULL, ("no reg"));
4509         if ((flags & UMTX_SHM_DESTROY) != 0) {
4510                 umtx_shm_unref_reg(reg, true);
4511         } else {
4512 #if 0
4513 #ifdef MAC
4514                 error = mac_posixshm_check_open(td->td_ucred,
4515                     reg->ushm_obj, FFLAGS(O_RDWR));
4516                 if (error == 0)
4517 #endif
4518                         error = shm_access(reg->ushm_obj, td->td_ucred,
4519                             FFLAGS(O_RDWR));
4520                 if (error == 0)
4521 #endif
4522                         error = falloc_caps(td, &fp, &fd, O_CLOEXEC, NULL);
4523                 if (error == 0) {
4524                         shm_hold(reg->ushm_obj);
4525                         finit(fp, FFLAGS(O_RDWR), DTYPE_SHM, reg->ushm_obj,
4526                             &shm_ops);
4527                         td->td_retval[0] = fd;
4528                         fdrop(fp, td);
4529                 }
4530         }
4531         umtx_shm_unref_reg(reg, false);
4532         return (error);
4533 }
4534
4535 static int
4536 __umtx_op_shm(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4537     const struct umtx_copyops *ops __unused)
4538 {
4539
4540         return (umtx_shm(td, uap->uaddr1, uap->val));
4541 }
4542
4543 static int
4544 __umtx_op_robust_lists(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4545     const struct umtx_copyops *ops)
4546 {
4547         struct umtx_robust_lists_params rb;
4548         int error;
4549
4550         if (ops->compat32) {
4551                 if ((td->td_pflags2 & TDP2_COMPAT32RB) == 0 &&
4552                     (td->td_rb_list != 0 || td->td_rbp_list != 0 ||
4553                     td->td_rb_inact != 0))
4554                         return (EBUSY);
4555         } else if ((td->td_pflags2 & TDP2_COMPAT32RB) != 0) {
4556                 return (EBUSY);
4557         }
4558
4559         bzero(&rb, sizeof(rb));
4560         error = ops->copyin_robust_lists(uap->uaddr1, uap->val, &rb);
4561         if (error != 0)
4562                 return (error);
4563
4564         if (ops->compat32)
4565                 td->td_pflags2 |= TDP2_COMPAT32RB;
4566
4567         td->td_rb_list = rb.robust_list_offset;
4568         td->td_rbp_list = rb.robust_priv_list_offset;
4569         td->td_rb_inact = rb.robust_inact_offset;
4570         return (0);
4571 }
4572
4573 #if defined(__i386__) || defined(__amd64__)
4574 /*
4575  * Provide the standard 32-bit definitions for x86, since native/compat32 use a
4576  * 32-bit time_t there.  Other architectures just need the i386 definitions
4577  * along with their standard compat32.
4578  */
4579 struct timespecx32 {
4580         int64_t                 tv_sec;
4581         int32_t                 tv_nsec;
4582 };
4583
4584 struct umtx_timex32 {
4585         struct  timespecx32     _timeout;
4586         uint32_t                _flags;
4587         uint32_t                _clockid;
4588 };
4589
4590 #ifndef __i386__
4591 #define timespeci386    timespec32
4592 #define umtx_timei386   umtx_time32
4593 #endif
4594 #else /* !__i386__ && !__amd64__ */
4595 /* 32-bit architectures can emulate i386, so define these almost everywhere. */
4596 struct timespeci386 {
4597         int32_t                 tv_sec;
4598         int32_t                 tv_nsec;
4599 };
4600
4601 struct umtx_timei386 {
4602         struct  timespeci386    _timeout;
4603         uint32_t                _flags;
4604         uint32_t                _clockid;
4605 };
4606
4607 #if defined(__LP64__)
4608 #define timespecx32     timespec32
4609 #define umtx_timex32    umtx_time32
4610 #endif
4611 #endif
4612
4613 static int
4614 umtx_copyin_robust_lists32(const void *uaddr, size_t size,
4615     struct umtx_robust_lists_params *rbp)
4616 {
4617         struct umtx_robust_lists_params_compat32 rb32;
4618         int error;
4619
4620         if (size > sizeof(rb32))
4621                 return (EINVAL);
4622         bzero(&rb32, sizeof(rb32));
4623         error = copyin(uaddr, &rb32, size);
4624         if (error != 0)
4625                 return (error);
4626         CP(rb32, *rbp, robust_list_offset);
4627         CP(rb32, *rbp, robust_priv_list_offset);
4628         CP(rb32, *rbp, robust_inact_offset);
4629         return (0);
4630 }
4631
4632 #ifndef __i386__
4633 static inline int
4634 umtx_copyin_timeouti386(const void *uaddr, struct timespec *tsp)
4635 {
4636         struct timespeci386 ts32;
4637         int error;
4638
4639         error = copyin(uaddr, &ts32, sizeof(ts32));
4640         if (error == 0) {
4641                 if (ts32.tv_sec < 0 ||
4642                     ts32.tv_nsec >= 1000000000 ||
4643                     ts32.tv_nsec < 0)
4644                         error = EINVAL;
4645                 else {
4646                         CP(ts32, *tsp, tv_sec);
4647                         CP(ts32, *tsp, tv_nsec);
4648                 }
4649         }
4650         return (error);
4651 }
4652
4653 static inline int
4654 umtx_copyin_umtx_timei386(const void *uaddr, size_t size, struct _umtx_time *tp)
4655 {
4656         struct umtx_timei386 t32;
4657         int error;
4658
4659         t32._clockid = CLOCK_REALTIME;
4660         t32._flags   = 0;
4661         if (size <= sizeof(t32._timeout))
4662                 error = copyin(uaddr, &t32._timeout, sizeof(t32._timeout));
4663         else
4664                 error = copyin(uaddr, &t32, sizeof(t32));
4665         if (error != 0)
4666                 return (error);
4667         if (t32._timeout.tv_sec < 0 ||
4668             t32._timeout.tv_nsec >= 1000000000 || t32._timeout.tv_nsec < 0)
4669                 return (EINVAL);
4670         TS_CP(t32, *tp, _timeout);
4671         CP(t32, *tp, _flags);
4672         CP(t32, *tp, _clockid);
4673         return (0);
4674 }
4675
4676 static int
4677 umtx_copyout_timeouti386(void *uaddr, size_t sz, struct timespec *tsp)
4678 {
4679         struct timespeci386 remain32 = {
4680                 .tv_sec = tsp->tv_sec,
4681                 .tv_nsec = tsp->tv_nsec,
4682         };
4683
4684         /*
4685          * Should be guaranteed by the caller, sz == uaddr1 - sizeof(_umtx_time)
4686          * and we're only called if sz >= sizeof(timespec) as supplied in the
4687          * copyops.
4688          */
4689         KASSERT(sz >= sizeof(remain32),
4690             ("umtx_copyops specifies incorrect sizes"));
4691
4692         return (copyout(&remain32, uaddr, sizeof(remain32)));
4693 }
4694 #endif /* !__i386__ */
4695
4696 #if defined(__i386__) || defined(__LP64__)
4697 static inline int
4698 umtx_copyin_timeoutx32(const void *uaddr, struct timespec *tsp)
4699 {
4700         struct timespecx32 ts32;
4701         int error;
4702
4703         error = copyin(uaddr, &ts32, sizeof(ts32));
4704         if (error == 0) {
4705                 if (ts32.tv_sec < 0 ||
4706                     ts32.tv_nsec >= 1000000000 ||
4707                     ts32.tv_nsec < 0)
4708                         error = EINVAL;
4709                 else {
4710                         CP(ts32, *tsp, tv_sec);
4711                         CP(ts32, *tsp, tv_nsec);
4712                 }
4713         }
4714         return (error);
4715 }
4716
4717 static inline int
4718 umtx_copyin_umtx_timex32(const void *uaddr, size_t size, struct _umtx_time *tp)
4719 {
4720         struct umtx_timex32 t32;
4721         int error;
4722
4723         t32._clockid = CLOCK_REALTIME;
4724         t32._flags   = 0;
4725         if (size <= sizeof(t32._timeout))
4726                 error = copyin(uaddr, &t32._timeout, sizeof(t32._timeout));
4727         else
4728                 error = copyin(uaddr, &t32, sizeof(t32));
4729         if (error != 0)
4730                 return (error);
4731         if (t32._timeout.tv_sec < 0 ||
4732             t32._timeout.tv_nsec >= 1000000000 || t32._timeout.tv_nsec < 0)
4733                 return (EINVAL);
4734         TS_CP(t32, *tp, _timeout);
4735         CP(t32, *tp, _flags);
4736         CP(t32, *tp, _clockid);
4737         return (0);
4738 }
4739
4740 static int
4741 umtx_copyout_timeoutx32(void *uaddr, size_t sz, struct timespec *tsp)
4742 {
4743         struct timespecx32 remain32 = {
4744                 .tv_sec = tsp->tv_sec,
4745                 .tv_nsec = tsp->tv_nsec,
4746         };
4747
4748         /*
4749          * Should be guaranteed by the caller, sz == uaddr1 - sizeof(_umtx_time)
4750          * and we're only called if sz >= sizeof(timespec) as supplied in the
4751          * copyops.
4752          */
4753         KASSERT(sz >= sizeof(remain32),
4754             ("umtx_copyops specifies incorrect sizes"));
4755
4756         return (copyout(&remain32, uaddr, sizeof(remain32)));
4757 }
4758 #endif /* __i386__ || __LP64__ */
4759
4760 typedef int (*_umtx_op_func)(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap,
4761     const struct umtx_copyops *umtx_ops);
4762
4763 static const _umtx_op_func op_table[] = {
4764 #ifdef COMPAT_FREEBSD10
4765         [UMTX_OP_LOCK]          = __umtx_op_lock_umtx,
4766         [UMTX_OP_UNLOCK]        = __umtx_op_unlock_umtx,
4767 #else
4768         [UMTX_OP_LOCK]          = __umtx_op_unimpl,
4769         [UMTX_OP_UNLOCK]        = __umtx_op_unimpl,
4770 #endif
4771         [UMTX_OP_WAIT]          = __umtx_op_wait,
4772         [UMTX_OP_WAKE]          = __umtx_op_wake,
4773         [UMTX_OP_MUTEX_TRYLOCK] = __umtx_op_trylock_umutex,
4774         [UMTX_OP_MUTEX_LOCK]    = __umtx_op_lock_umutex,
4775         [UMTX_OP_MUTEX_UNLOCK]  = __umtx_op_unlock_umutex,
4776         [UMTX_OP_SET_CEILING]   = __umtx_op_set_ceiling,
4777         [UMTX_OP_CV_WAIT]       = __umtx_op_cv_wait,
4778         [UMTX_OP_CV_SIGNAL]     = __umtx_op_cv_signal,
4779         [UMTX_OP_CV_BROADCAST]  = __umtx_op_cv_broadcast,
4780         [UMTX_OP_WAIT_UINT]     = __umtx_op_wait_uint,
4781         [UMTX_OP_RW_RDLOCK]     = __umtx_op_rw_rdlock,
4782         [UMTX_OP_RW_WRLOCK]     = __umtx_op_rw_wrlock,
4783         [UMTX_OP_RW_UNLOCK]     = __umtx_op_rw_unlock,
4784         [UMTX_OP_WAIT_UINT_PRIVATE] = __umtx_op_wait_uint_private,
4785         [UMTX_OP_WAKE_PRIVATE]  = __umtx_op_wake_private,
4786         [UMTX_OP_MUTEX_WAIT]    = __umtx_op_wait_umutex,
4787         [UMTX_OP_MUTEX_WAKE]    = __umtx_op_wake_umutex,
4788 #if defined(COMPAT_FREEBSD9) || defined(COMPAT_FREEBSD10)
4789         [UMTX_OP_SEM_WAIT]      = __umtx_op_sem_wait,
4790         [UMTX_OP_SEM_WAKE]      = __umtx_op_sem_wake,
4791 #else
4792         [UMTX_OP_SEM_WAIT]      = __umtx_op_unimpl,
4793         [UMTX_OP_SEM_WAKE]      = __umtx_op_unimpl,
4794 #endif
4795         [UMTX_OP_NWAKE_PRIVATE] = __umtx_op_nwake_private,
4796         [UMTX_OP_MUTEX_WAKE2]   = __umtx_op_wake2_umutex,
4797         [UMTX_OP_SEM2_WAIT]     = __umtx_op_sem2_wait,
4798         [UMTX_OP_SEM2_WAKE]     = __umtx_op_sem2_wake,
4799         [UMTX_OP_SHM]           = __umtx_op_shm,
4800         [UMTX_OP_ROBUST_LISTS]  = __umtx_op_robust_lists,
4801 };
4802
4803 static const struct umtx_copyops umtx_native_ops = {
4804         .copyin_timeout = umtx_copyin_timeout,
4805         .copyin_umtx_time = umtx_copyin_umtx_time,
4806         .copyin_robust_lists = umtx_copyin_robust_lists,
4807         .copyout_timeout = umtx_copyout_timeout,
4808         .timespec_sz = sizeof(struct timespec),
4809         .umtx_time_sz = sizeof(struct _umtx_time),
4810 };
4811
4812 #ifndef __i386__
4813 static const struct umtx_copyops umtx_native_opsi386 = {
4814         .copyin_timeout = umtx_copyin_timeouti386,
4815         .copyin_umtx_time = umtx_copyin_umtx_timei386,
4816         .copyin_robust_lists = umtx_copyin_robust_lists32,
4817         .copyout_timeout = umtx_copyout_timeouti386,
4818         .timespec_sz = sizeof(struct timespeci386),
4819         .umtx_time_sz = sizeof(struct umtx_timei386),
4820         .compat32 = true,
4821 };
4822 #endif
4823
4824 #if defined(__i386__) || defined(__LP64__)
4825 /* i386 can emulate other 32-bit archs, too! */
4826 static const struct umtx_copyops umtx_native_opsx32 = {
4827         .copyin_timeout = umtx_copyin_timeoutx32,
4828         .copyin_umtx_time = umtx_copyin_umtx_timex32,
4829         .copyin_robust_lists = umtx_copyin_robust_lists32,
4830         .copyout_timeout = umtx_copyout_timeoutx32,
4831         .timespec_sz = sizeof(struct timespecx32),
4832         .umtx_time_sz = sizeof(struct umtx_timex32),
4833         .compat32 = true,
4834 };
4835
4836 #ifdef COMPAT_FREEBSD32
4837 #ifdef __amd64__
4838 #define umtx_native_ops32       umtx_native_opsi386
4839 #else
4840 #define umtx_native_ops32       umtx_native_opsx32
4841 #endif
4842 #endif /* COMPAT_FREEBSD32 */
4843 #endif /* __i386__ || __LP64__ */
4844
4845 #define UMTX_OP__FLAGS  (UMTX_OP__32BIT | UMTX_OP__I386)
4846
4847 static int
4848 kern__umtx_op(struct thread *td, void *obj, int op, unsigned long val,
4849     void *uaddr1, void *uaddr2, const struct umtx_copyops *ops)
4850 {
4851         struct _umtx_op_args uap = {
4852                 .obj = obj,
4853                 .op = op & ~UMTX_OP__FLAGS,
4854                 .val = val,
4855                 .uaddr1 = uaddr1,
4856                 .uaddr2 = uaddr2
4857         };
4858
4859         if ((uap.op >= nitems(op_table)))
4860                 return (EINVAL);
4861         return ((*op_table[uap.op])(td, &uap, ops));
4862 }
4863
4864 int
4865 sys__umtx_op(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
4866 {
4867         static const struct umtx_copyops *umtx_ops;
4868
4869         umtx_ops = &umtx_native_ops;
4870 #ifdef __LP64__
4871         if ((uap->op & (UMTX_OP__32BIT | UMTX_OP__I386)) != 0) {
4872                 if ((uap->op & UMTX_OP__I386) != 0)
4873                         umtx_ops = &umtx_native_opsi386;
4874                 else
4875                         umtx_ops = &umtx_native_opsx32;
4876         }
4877 #elif !defined(__i386__)
4878         /* We consider UMTX_OP__32BIT a nop on !i386 ILP32. */
4879         if ((uap->op & UMTX_OP__I386) != 0)
4880                 umtx_ops = &umtx_native_opsi386;
4881 #else
4882         /* Likewise, UMTX_OP__I386 is a nop on i386. */
4883         if ((uap->op & UMTX_OP__32BIT) != 0)
4884                 umtx_ops = &umtx_native_opsx32;
4885 #endif
4886         return (kern__umtx_op(td, uap->obj, uap->op, uap->val, uap->uaddr1,
4887             uap->uaddr2, umtx_ops));
4888 }
4889
4890 #ifdef COMPAT_FREEBSD32
4891 #ifdef COMPAT_FREEBSD10
4892 int
4893 freebsd10_freebsd32__umtx_lock(struct thread *td,
4894     struct freebsd10_freebsd32__umtx_lock_args *uap)
4895 {
4896         return (do_lock_umtx32(td, (uint32_t *)uap->umtx, td->td_tid, NULL));
4897 }
4898
4899 int
4900 freebsd10_freebsd32__umtx_unlock(struct thread *td,
4901     struct freebsd10_freebsd32__umtx_unlock_args *uap)
4902 {
4903         return (do_unlock_umtx32(td, (uint32_t *)uap->umtx, td->td_tid));
4904 }
4905 #endif /* COMPAT_FREEBSD10 */
4906
4907 int
4908 freebsd32__umtx_op(struct thread *td, struct freebsd32__umtx_op_args *uap)
4909 {
4910
4911         return (kern__umtx_op(td, uap->obj, uap->op, uap->val, uap->uaddr1,
4912             uap->uaddr2, &umtx_native_ops32));
4913 }
4914 #endif /* COMPAT_FREEBSD32 */
4915
4916 void
4917 umtx_thread_init(struct thread *td)
4918 {
4919
4920         td->td_umtxq = umtxq_alloc();
4921         td->td_umtxq->uq_thread = td;
4922 }
4923
4924 void
4925 umtx_thread_fini(struct thread *td)
4926 {
4927
4928         umtxq_free(td->td_umtxq);
4929 }
4930
4931 /*
4932  * It will be called when new thread is created, e.g fork().
4933  */
4934 void
4935 umtx_thread_alloc(struct thread *td)
4936 {
4937         struct umtx_q *uq;
4938
4939         uq = td->td_umtxq;
4940         uq->uq_inherited_pri = PRI_MAX;
4941
4942         KASSERT(uq->uq_flags == 0, ("uq_flags != 0"));
4943         KASSERT(uq->uq_thread == td, ("uq_thread != td"));
4944         KASSERT(uq->uq_pi_blocked == NULL, ("uq_pi_blocked != NULL"));
4945         KASSERT(TAILQ_EMPTY(&uq->uq_pi_contested), ("uq_pi_contested is not empty"));
4946 }
4947
4948 /*
4949  * exec() hook.
4950  *
4951  * Clear robust lists for all process' threads, not delaying the
4952  * cleanup to thread exit, since the relevant address space is
4953  * destroyed right now.
4954  */
4955 void
4956 umtx_exec(struct proc *p)
4957 {
4958         struct thread *td;
4959
4960         KASSERT(p == curproc, ("need curproc"));
4961         KASSERT((p->p_flag & P_HADTHREADS) == 0 ||
4962             (p->p_flag & P_STOPPED_SINGLE) != 0,
4963             ("curproc must be single-threaded"));
4964         /*
4965          * There is no need to lock the list as only this thread can be
4966          * running.
4967          */
4968         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
4969                 KASSERT(td == curthread ||
4970                     ((td->td_flags & TDF_BOUNDARY) != 0 && TD_IS_SUSPENDED(td)),
4971                     ("running thread %p %p", p, td));
4972                 umtx_thread_cleanup(td);
4973                 td->td_rb_list = td->td_rbp_list = td->td_rb_inact = 0;
4974         }
4975 }
4976
4977 /*
4978  * thread exit hook.
4979  */
4980 void
4981 umtx_thread_exit(struct thread *td)
4982 {
4983
4984         umtx_thread_cleanup(td);
4985 }
4986
4987 static int
4988 umtx_read_uptr(struct thread *td, uintptr_t ptr, uintptr_t *res, bool compat32)
4989 {
4990         u_long res1;
4991         uint32_t res32;
4992         int error;
4993
4994         if (compat32) {
4995                 error = fueword32((void *)ptr, &res32);
4996                 if (error == 0)
4997                         res1 = res32;
4998         } else {
4999                 error = fueword((void *)ptr, &res1);
5000         }
5001         if (error == 0)
5002                 *res = res1;
5003         else
5004                 error = EFAULT;
5005         return (error);
5006 }
5007
5008 static void
5009 umtx_read_rb_list(struct thread *td, struct umutex *m, uintptr_t *rb_list,
5010     bool compat32)
5011 {
5012         struct umutex32 m32;
5013
5014         if (compat32) {
5015                 memcpy(&m32, m, sizeof(m32));
5016                 *rb_list = m32.m_rb_lnk;
5017         } else {
5018                 *rb_list = m->m_rb_lnk;
5019         }
5020 }
5021
5022 static int
5023 umtx_handle_rb(struct thread *td, uintptr_t rbp, uintptr_t *rb_list, bool inact,
5024     bool compat32)
5025 {
5026         struct umutex m;
5027         int error;
5028
5029         KASSERT(td->td_proc == curproc, ("need current vmspace"));
5030         error = copyin((void *)rbp, &m, sizeof(m));
5031         if (error != 0)
5032                 return (error);
5033         if (rb_list != NULL)
5034                 umtx_read_rb_list(td, &m, rb_list, compat32);
5035         if ((m.m_flags & UMUTEX_ROBUST) == 0)
5036                 return (EINVAL);
5037         if ((m.m_owner & ~UMUTEX_CONTESTED) != td->td_tid)
5038                 /* inact is cleared after unlock, allow the inconsistency */
5039                 return (inact ? 0 : EINVAL);
5040         return (do_unlock_umutex(td, (struct umutex *)rbp, true));
5041 }
5042
5043 static void
5044 umtx_cleanup_rb_list(struct thread *td, uintptr_t rb_list, uintptr_t *rb_inact,
5045     const char *name, bool compat32)
5046 {
5047         int error, i;
5048         uintptr_t rbp;
5049         bool inact;
5050
5051         if (rb_list == 0)
5052                 return;
5053         error = umtx_read_uptr(td, rb_list, &rbp, compat32);
5054         for (i = 0; error == 0 && rbp != 0 && i < umtx_max_rb; i++) {
5055                 if (rbp == *rb_inact) {
5056                         inact = true;
5057                         *rb_inact = 0;
5058                 } else
5059                         inact = false;
5060                 error = umtx_handle_rb(td, rbp, &rbp, inact, compat32);
5061         }
5062         if (i == umtx_max_rb && umtx_verbose_rb) {
5063                 uprintf("comm %s pid %d: reached umtx %smax rb %d\n",
5064                     td->td_proc->p_comm, td->td_proc->p_pid, name, umtx_max_rb);
5065         }
5066         if (error != 0 && umtx_verbose_rb) {
5067                 uprintf("comm %s pid %d: handling %srb error %d\n",
5068                     td->td_proc->p_comm, td->td_proc->p_pid, name, error);
5069         }
5070 }
5071
5072 /*
5073  * Clean up umtx data.
5074  */
5075 static void
5076 umtx_thread_cleanup(struct thread *td)
5077 {
5078         struct umtx_q *uq;
5079         struct umtx_pi *pi;
5080         uintptr_t rb_inact;
5081         bool compat32;
5082
5083         /*
5084          * Disown pi mutexes.
5085          */
5086         uq = td->td_umtxq;
5087         if (uq != NULL) {
5088                 if (uq->uq_inherited_pri != PRI_MAX ||
5089                     !TAILQ_EMPTY(&uq->uq_pi_contested)) {
5090                         mtx_lock(&umtx_lock);
5091                         uq->uq_inherited_pri = PRI_MAX;
5092                         while ((pi = TAILQ_FIRST(&uq->uq_pi_contested)) != NULL) {
5093                                 pi->pi_owner = NULL;
5094                                 TAILQ_REMOVE(&uq->uq_pi_contested, pi, pi_link);
5095                         }
5096                         mtx_unlock(&umtx_lock);
5097                 }
5098                 sched_lend_user_prio_cond(td, PRI_MAX);
5099         }
5100
5101         compat32 = (td->td_pflags2 & TDP2_COMPAT32RB) != 0;
5102         td->td_pflags2 &= ~TDP2_COMPAT32RB;
5103
5104         if (td->td_rb_inact == 0 && td->td_rb_list == 0 && td->td_rbp_list == 0)
5105                 return;
5106
5107         /*
5108          * Handle terminated robust mutexes.  Must be done after
5109          * robust pi disown, otherwise unlock could see unowned
5110          * entries.
5111          */
5112         rb_inact = td->td_rb_inact;
5113         if (rb_inact != 0)
5114                 (void)umtx_read_uptr(td, rb_inact, &rb_inact, compat32);
5115         umtx_cleanup_rb_list(td, td->td_rb_list, &rb_inact, "", compat32);
5116         umtx_cleanup_rb_list(td, td->td_rbp_list, &rb_inact, "priv ", compat32);
5117         if (rb_inact != 0)
5118                 (void)umtx_handle_rb(td, rb_inact, NULL, true, compat32);
5119 }