sys/kern/kern_umtx.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2004, David Xu <davidxu@freebsd.org>
   3  * Copyright (c) 2002, Jeffrey Roberson <jeff@freebsd.org>
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
  11  *    disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  *
  16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  17  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  18  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  19  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  20  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  21  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  22  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  23  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  24  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  25  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  26  */
  27
  28 #include <sys/cdefs.h>
  29 __FBSDID("$FreeBSD$");
  30
  31 #include "opt_compat.h"
  32 #include <sys/param.h>
  33 #include <sys/kernel.h>
  34 #include <sys/limits.h>
  35 #include <sys/lock.h>
  36 #include <sys/malloc.h>
  37 #include <sys/mutex.h>
  38 #include <sys/priv.h>
  39 #include <sys/proc.h>
  40 #include <sys/sched.h>
  41 #include <sys/smp.h>
  42 #include <sys/sysctl.h>
  43 #include <sys/sysent.h>
  44 #include <sys/systm.h>
  45 #include <sys/sysproto.h>
  46 #include <sys/eventhandler.h>
  47 #include <sys/umtx.h>
  48
  49 #include <vm/vm.h>
  50 #include <vm/vm_param.h>
  51 #include <vm/pmap.h>
  52 #include <vm/vm_map.h>
  53 #include <vm/vm_object.h>
  54
  55 #include <machine/cpu.h>
  56
  57 #ifdef COMPAT_IA32
  58 #include <compat/freebsd32/freebsd32_proto.h>
  59 #endif
  60
  61 enum {
  62         TYPE_SIMPLE_WAIT,
  63         TYPE_CV,
  64         TYPE_SEM,
  65         TYPE_SIMPLE_LOCK,
  66         TYPE_NORMAL_UMUTEX,
  67         TYPE_PI_UMUTEX,
  68         TYPE_PP_UMUTEX,
  69         TYPE_RWLOCK
  70 };
  71
  72 #define _UMUTEX_TRY             1
  73 #define _UMUTEX_WAIT            2
  74
  75 /* Key to represent a unique userland synchronous object */
  76 struct umtx_key {
  77         int     hash;
  78         int     type;
  79         int     shared;
  80         union {
  81                 struct {
  82                         vm_object_t     object;
  83                         uintptr_t       offset;
  84                 } shared;
  85                 struct {
  86                         struct vmspace  *vs;
  87                         uintptr_t       addr;
  88                 } private;
  89                 struct {
  90                         void            *a;
  91                         uintptr_t       b;
  92                 } both;
  93         } info;
  94 };
  95
  96 /* Priority inheritance mutex info. */
  97 struct umtx_pi {
  98         /* Owner thread */
  99         struct thread           *pi_owner;
 100
 101         /* Reference count */
 102         int                     pi_refcount;
 103
 104         /* List entry to link umtx holding by thread */
 105         TAILQ_ENTRY(umtx_pi)    pi_link;
 106
 107         /* List entry in hash */
 108         TAILQ_ENTRY(umtx_pi)    pi_hashlink;
 109
 110         /* List for waiters */
 111         TAILQ_HEAD(,umtx_q)     pi_blocked;
 112
 113         /* Identify a userland lock object */
 114         struct umtx_key         pi_key;
 115 };
 116
 117 /* A userland synchronous object user. */
 118 struct umtx_q {
 119         /* Linked list for the hash. */
 120         TAILQ_ENTRY(umtx_q)     uq_link;
 121
 122         /* Umtx key. */
 123         struct umtx_key         uq_key;
 124
 125         /* Umtx flags. */
 126         int                     uq_flags;
 127 #define UQF_UMTXQ       0x0001
 128
 129         /* The thread waits on. */
 130         struct thread           *uq_thread;
 131
 132         /*
 133          * Blocked on PI mutex. read can use chain lock
 134          * or umtx_lock, write must have both chain lock and
 135          * umtx_lock being hold.
 136          */
 137         struct umtx_pi          *uq_pi_blocked;
 138
 139         /* On blocked list */
 140         TAILQ_ENTRY(umtx_q)     uq_lockq;
 141
 142         /* Thread contending with us */
 143         TAILQ_HEAD(,umtx_pi)    uq_pi_contested;
 144
 145         /* Inherited priority from PP mutex */
 146         u_char                  uq_inherited_pri;
 147
 148         /* Spare queue ready to be reused */
 149         struct umtxq_queue      *uq_spare_queue;
 150
 151         /* The queue we on */
 152         struct umtxq_queue      *uq_cur_queue;
 153 };
 154
 155 TAILQ_HEAD(umtxq_head, umtx_q);
 156
 157 /* Per-key wait-queue */
 158 struct umtxq_queue {
 159         struct umtxq_head       head;
 160         struct umtx_key         key;
 161         LIST_ENTRY(umtxq_queue) link;
 162         int                     length;
 163 };
 164
 165 LIST_HEAD(umtxq_list, umtxq_queue);
 166
 167 /* Userland lock object's wait-queue chain */
 168 struct umtxq_chain {
 169         /* Lock for this chain. */
 170         struct mtx              uc_lock;
 171
 172         /* List of sleep queues. */
 173         struct umtxq_list       uc_queue[2];
 174 #define UMTX_SHARED_QUEUE       0
 175 #define UMTX_EXCLUSIVE_QUEUE    1
 176
 177         LIST_HEAD(, umtxq_queue) uc_spare_queue;
 178
 179         /* Busy flag */
 180         char                    uc_busy;
 181
 182         /* Chain lock waiters */
 183         int                     uc_waiters;
 184
 185         /* All PI in the list */
 186         TAILQ_HEAD(,umtx_pi)    uc_pi_list;
 187
 188 };
 189
 190 #define UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc)         mtx_assert(&(uc)->uc_lock, MA_OWNED)
 191 #define UMTXQ_BUSY_ASSERT(uc)   KASSERT(&(uc)->uc_busy, ("umtx chain is not busy"))
 192
 193 /*
 194  * Don't propagate time-sharing priority, there is a security reason,
 195  * a user can simply introduce PI-mutex, let thread A lock the mutex,
 196  * and let another thread B block on the mutex, because B is
 197  * sleeping, its priority will be boosted, this causes A's priority to
 198  * be boosted via priority propagating too and will never be lowered even
 199  * if it is using 100%CPU, this is unfair to other processes.
 200  */
 201
 202 #define UPRI(td)        (((td)->td_user_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&\
 203                           (td)->td_user_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE) ?\
 204                          PRI_MAX_TIMESHARE : (td)->td_user_pri)
 205
 206 #define GOLDEN_RATIO_PRIME      2654404609U
 207 #define UMTX_CHAINS             128
 208 #define UMTX_SHIFTS             (__WORD_BIT - 7)
 209
 210 #define THREAD_SHARE            0
 211 #define PROCESS_SHARE           1
 212 #define AUTO_SHARE              2
 213
 214 #define GET_SHARE(flags)        \
 215     (((flags) & USYNC_PROCESS_SHARED) == 0 ? THREAD_SHARE : PROCESS_SHARE)
 216
 217 #define BUSY_SPINS              200
 218
 219 static uma_zone_t               umtx_pi_zone;
 220 static struct umtxq_chain       umtxq_chains[2][UMTX_CHAINS];
 221 static MALLOC_DEFINE(M_UMTX, "umtx", "UMTX queue memory");
 222 static int                      umtx_pi_allocated;
 223
 224 SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, umtx, CTLFLAG_RW, 0, "umtx debug");
 225 SYSCTL_INT(_debug_umtx, OID_AUTO, umtx_pi_allocated, CTLFLAG_RD,
 226     &umtx_pi_allocated, 0, "Allocated umtx_pi");
 227
 228 static void umtxq_sysinit(void *);
 229 static void umtxq_hash(struct umtx_key *key);
 230 static struct umtxq_chain *umtxq_getchain(struct umtx_key *key);
 231 static void umtxq_lock(struct umtx_key *key);
 232 static void umtxq_unlock(struct umtx_key *key);
 233 static void umtxq_busy(struct umtx_key *key);
 234 static void umtxq_unbusy(struct umtx_key *key);
 235 static void umtxq_insert_queue(struct umtx_q *uq, int q);
 236 static void umtxq_remove_queue(struct umtx_q *uq, int q);
 237 static int umtxq_sleep(struct umtx_q *uq, const char *wmesg, int timo);
 238 static int umtxq_count(struct umtx_key *key);
 239 static int umtx_key_match(const struct umtx_key *k1, const struct umtx_key *k2);
 240 static int umtx_key_get(void *addr, int type, int share,
 241         struct umtx_key *key);
 242 static void umtx_key_release(struct umtx_key *key);
 243 static struct umtx_pi *umtx_pi_alloc(int);
 244 static void umtx_pi_free(struct umtx_pi *pi);
 245 static void umtx_pi_adjust_locked(struct thread *td, u_char oldpri);
 246 static int do_unlock_pp(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags);
 247 static void umtx_thread_cleanup(struct thread *td);
 248 static void umtx_exec_hook(void *arg __unused, struct proc *p __unused,
 249         struct image_params *imgp __unused);
 250 SYSINIT(umtx, SI_SUB_EVENTHANDLER+1, SI_ORDER_MIDDLE, umtxq_sysinit, NULL);
 251
 252 #define umtxq_signal(key, nwake)        umtxq_signal_queue((key), (nwake), UMTX_SHARED_QUEUE)
 253 #define umtxq_insert(uq)        umtxq_insert_queue((uq), UMTX_SHARED_QUEUE)
 254 #define umtxq_remove(uq)        umtxq_remove_queue((uq), UMTX_SHARED_QUEUE)
 255
 256 static struct mtx umtx_lock;
 257
 258 static void
 259 umtxq_sysinit(void *arg __unused)
 260 {
 261         int i, j;
 262
 263         umtx_pi_zone = uma_zcreate("umtx pi", sizeof(struct umtx_pi),
 264                 NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, 0);
 265         for (i = 0; i < 2; ++i) {
 266                 for (j = 0; j < UMTX_CHAINS; ++j) {
 267                         mtx_init(&umtxq_chains[i][j].uc_lock, "umtxql", NULL,
 268                                  MTX_DEF | MTX_DUPOK);
 269                         LIST_INIT(&umtxq_chains[i][j].uc_queue[0]);
 270                         LIST_INIT(&umtxq_chains[i][j].uc_queue[1]);
 271                         LIST_INIT(&umtxq_chains[i][j].uc_spare_queue);
 272                         TAILQ_INIT(&umtxq_chains[i][j].uc_pi_list);
 273                         umtxq_chains[i][j].uc_busy = 0;
 274                         umtxq_chains[i][j].uc_waiters = 0;
 275                 }
 276         }
 277         mtx_init(&umtx_lock, "umtx lock", NULL, MTX_SPIN);
 278         EVENTHANDLER_REGISTER(process_exec, umtx_exec_hook, NULL,
 279             EVENTHANDLER_PRI_ANY);
 280 }
 281
 282 struct umtx_q *
 283 umtxq_alloc(void)
 284 {
 285         struct umtx_q *uq;
 286
 287         uq = malloc(sizeof(struct umtx_q), M_UMTX, M_WAITOK | M_ZERO);
 288         uq->uq_spare_queue = malloc(sizeof(struct umtxq_queue), M_UMTX, M_WAITOK | M_ZERO);
 289         TAILQ_INIT(&uq->uq_spare_queue->head);
 290         TAILQ_INIT(&uq->uq_pi_contested);
 291         uq->uq_inherited_pri = PRI_MAX;
 292         return (uq);
 293 }
 294
 295 void
 296 umtxq_free(struct umtx_q *uq)
 297 {
 298         MPASS(uq->uq_spare_queue != NULL);
 299         free(uq->uq_spare_queue, M_UMTX);
 300         free(uq, M_UMTX);
 301 }
 302
 303 static inline void
 304 umtxq_hash(struct umtx_key *key)
 305 {
 306         unsigned n = (uintptr_t)key->info.both.a + key->info.both.b;
 307         key->hash = ((n * GOLDEN_RATIO_PRIME) >> UMTX_SHIFTS) % UMTX_CHAINS;
 308 }
 309
 310 static inline int
 311 umtx_key_match(const struct umtx_key *k1, const struct umtx_key *k2)
 312 {
 313         return (k1->type == k2->type &&
 314                 k1->info.both.a == k2->info.both.a &&
 315                 k1->info.both.b == k2->info.both.b);
 316 }
 317
 318 static inline struct umtxq_chain *
 319 umtxq_getchain(struct umtx_key *key)
 320 {
 321         if (key->type <= TYPE_SEM)
 322                 return (&umtxq_chains[1][key->hash]);
 323         return (&umtxq_chains[0][key->hash]);
 324 }
 325
 326 /*
 327  * Lock a chain.
 328  */
 329 static inline void
 330 umtxq_lock(struct umtx_key *key)
 331 {
 332         struct umtxq_chain *uc;
 333
 334         uc = umtxq_getchain(key);
 335         mtx_lock(&uc->uc_lock);
 336 }
 337
 338 /*
 339  * Unlock a chain.
 340  */
 341 static inline void
 342 umtxq_unlock(struct umtx_key *key)
 343 {
 344         struct umtxq_chain *uc;
 345
 346         uc = umtxq_getchain(key);
 347         mtx_unlock(&uc->uc_lock);
 348 }
 349
 350 /*
 351  * Set chain to busy state when following operation
 352  * may be blocked (kernel mutex can not be used).
 353  */
 354 static inline void
 355 umtxq_busy(struct umtx_key *key)
 356 {
 357         struct umtxq_chain *uc;
 358
 359         uc = umtxq_getchain(key);
 360         mtx_assert(&uc->uc_lock, MA_OWNED);
 361         if (uc->uc_busy) {
 362 #ifdef SMP
 363                 if (smp_cpus > 1) {
 364                         int count = BUSY_SPINS;
 365                         if (count > 0) {
 366                                 umtxq_unlock(key);
 367                                 while (uc->uc_busy && --count > 0)
 368                                         cpu_spinwait();
 369                                 umtxq_lock(key);
 370                         }
 371                 }
 372 #endif
 373                 while (uc->uc_busy) {
 374                         uc->uc_waiters++;
 375                         msleep(uc, &uc->uc_lock, 0, "umtxqb", 0);
 376                         uc->uc_waiters--;
 377                 }
 378         }
 379         uc->uc_busy = 1;
 380 }
 381
 382 /*
 383  * Unbusy a chain.
 384  */
 385 static inline void
 386 umtxq_unbusy(struct umtx_key *key)
 387 {
 388         struct umtxq_chain *uc;
 389
 390         uc = umtxq_getchain(key);
 391         mtx_assert(&uc->uc_lock, MA_OWNED);
 392         KASSERT(uc->uc_busy != 0, ("not busy"));
 393         uc->uc_busy = 0;
 394         if (uc->uc_waiters)
 395                 wakeup_one(uc);
 396 }
 397
 398 static struct umtxq_queue *
 399 umtxq_queue_lookup(struct umtx_key *key, int q)
 400 {
 401         struct umtxq_queue *uh;
 402         struct umtxq_chain *uc;
 403
 404         uc = umtxq_getchain(key);
 405         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
 406         LIST_FOREACH(uh, &uc->uc_queue[q], link) {
 407                 if (umtx_key_match(&uh->key, key))
 408                         return (uh);
 409         }
 410
 411         return (NULL);
 412 }
 413
 414 static inline void
 415 umtxq_insert_queue(struct umtx_q *uq, int q)
 416 {
 417         struct umtxq_queue *uh;
 418         struct umtxq_chain *uc;
 419
 420         uc = umtxq_getchain(&uq->uq_key);
 421         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
 422         KASSERT((uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) == 0, ("umtx_q is already on queue"));
 423         uh = umtxq_queue_lookup(&uq->uq_key, UMTX_SHARED_QUEUE);
 424         if (uh != NULL) {
 425                 LIST_INSERT_HEAD(&uc->uc_spare_queue, uq->uq_spare_queue, link);
 426         } else {
 427                 uh = uq->uq_spare_queue;
 428                 uh->key = uq->uq_key;
 429                 LIST_INSERT_HEAD(&uc->uc_queue[q], uh, link);
 430         }
 431         uq->uq_spare_queue = NULL;
 432
 433         TAILQ_INSERT_TAIL(&uh->head, uq, uq_link);
 434         uh->length++;
 435         uq->uq_flags |= UQF_UMTXQ;
 436         uq->uq_cur_queue = uh;
 437         return;
 438 }
 439
 440 static inline void
 441 umtxq_remove_queue(struct umtx_q *uq, int q)
 442 {
 443         struct umtxq_chain *uc;
 444         struct umtxq_queue *uh;
 445
 446         uc = umtxq_getchain(&uq->uq_key);
 447         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
 448         if (uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) {
 449                 uh = uq->uq_cur_queue;
 450                 TAILQ_REMOVE(&uh->head, uq, uq_link);
 451                 uh->length--;
 452                 uq->uq_flags &= ~UQF_UMTXQ;
 453                 if (TAILQ_EMPTY(&uh->head)) {
 454                         KASSERT(uh->length == 0,
 455                             ("inconsistent umtxq_queue length"));
 456                         LIST_REMOVE(uh, link);
 457                 } else {
 458                         uh = LIST_FIRST(&uc->uc_spare_queue);
 459                         KASSERT(uh != NULL, ("uc_spare_queue is empty"));
 460                         LIST_REMOVE(uh, link);
 461                 }
 462                 uq->uq_spare_queue = uh;
 463                 uq->uq_cur_queue = NULL;
 464         }
 465 }
 466
 467 /*
 468  * Check if there are multiple waiters
 469  */
 470 static int
 471 umtxq_count(struct umtx_key *key)
 472 {
 473         struct umtxq_chain *uc;
 474         struct umtxq_queue *uh;
 475
 476         uc = umtxq_getchain(key);
 477         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
 478         uh = umtxq_queue_lookup(key, UMTX_SHARED_QUEUE);
 479         if (uh != NULL)
 480                 return (uh->length);
 481         return (0);
 482 }
 483
 484 /*
 485  * Check if there are multiple PI waiters and returns first
 486  * waiter.
 487  */
 488 static int
 489 umtxq_count_pi(struct umtx_key *key, struct umtx_q **first)
 490 {
 491         struct umtxq_chain *uc;
 492         struct umtxq_queue *uh;
 493
 494         *first = NULL;
 495         uc = umtxq_getchain(key);
 496         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
 497         uh = umtxq_queue_lookup(key, UMTX_SHARED_QUEUE);
 498         if (uh != NULL) {
 499                 *first = TAILQ_FIRST(&uh->head);
 500                 return (uh->length);
 501         }
 502         return (0);
 503 }
 504
 505 /*
 506  * Wake up threads waiting on an userland object.
 507  */
 508
 509 static int
 510 umtxq_signal_queue(struct umtx_key *key, int n_wake, int q)
 511 {
 512         struct umtxq_chain *uc;
 513         struct umtxq_queue *uh;
 514         struct umtx_q *uq;
 515         int ret;
 516
 517         ret = 0;
 518         uc = umtxq_getchain(key);
 519         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
 520         uh = umtxq_queue_lookup(key, q);
 521         if (uh != NULL) {
 522                 while ((uq = TAILQ_FIRST(&uh->head)) != NULL) {
 523                         umtxq_remove_queue(uq, q);
 524                         wakeup(uq);
 525                         if (++ret >= n_wake)
 526                                 return (ret);
 527                 }
 528         }
 529         return (ret);
 530 }
 531
 532
 533 /*
 534  * Wake up specified thread.
 535  */
 536 static inline void
 537 umtxq_signal_thread(struct umtx_q *uq)
 538 {
 539         struct umtxq_chain *uc;
 540
 541         uc = umtxq_getchain(&uq->uq_key);
 542         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
 543         umtxq_remove(uq);
 544         wakeup(uq);
 545 }
 546
 547 /*
 548  * Put thread into sleep state, before sleeping, check if
 549  * thread was removed from umtx queue.
 550  */
 551 static inline int
 552 umtxq_sleep(struct umtx_q *uq, const char *wmesg, int timo)
 553 {
 554         struct umtxq_chain *uc;
 555         int error;
 556
 557         uc = umtxq_getchain(&uq->uq_key);
 558         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
 559         if (!(uq->uq_flags & UQF_UMTXQ))
 560                 return (0);
 561         error = msleep(uq, &uc->uc_lock, PCATCH, wmesg, timo);
 562         if (error == EWOULDBLOCK)
 563                 error = ETIMEDOUT;
 564         return (error);
 565 }
 566
 567 /*
 568  * Convert userspace address into unique logical address.
 569  */
 570 static int
 571 umtx_key_get(void *addr, int type, int share, struct umtx_key *key)
 572 {
 573         struct thread *td = curthread;
 574         vm_map_t map;
 575         vm_map_entry_t entry;
 576         vm_pindex_t pindex;
 577         vm_prot_t prot;
 578         boolean_t wired;
 579
 580         key->type = type;
 581         if (share == THREAD_SHARE) {
 582                 key->shared = 0;
 583                 key->info.private.vs = td->td_proc->p_vmspace;
 584                 key->info.private.addr = (uintptr_t)addr;
 585         } else {
 586                 MPASS(share == PROCESS_SHARE || share == AUTO_SHARE);
 587                 map = &td->td_proc->p_vmspace->vm_map;
 588                 if (vm_map_lookup(&map, (vm_offset_t)addr, VM_PROT_WRITE,
 589                     &entry, &key->info.shared.object, &pindex, &prot,
 590                     &wired) != KERN_SUCCESS) {
 591                         return EFAULT;
 592                 }
 593
 594                 if ((share == PROCESS_SHARE) ||
 595                     (share == AUTO_SHARE &&
 596                      VM_INHERIT_SHARE == entry->inheritance)) {
 597                         key->shared = 1;
 598                         key->info.shared.offset = entry->offset + entry->start -
 599                                 (vm_offset_t)addr;
 600                         vm_object_reference(key->info.shared.object);
 601                 } else {
 602                         key->shared = 0;
 603                         key->info.private.vs = td->td_proc->p_vmspace;
 604                         key->info.private.addr = (uintptr_t)addr;
 605                 }
 606                 vm_map_lookup_done(map, entry);
 607         }
 608
 609         umtxq_hash(key);
 610         return (0);
 611 }
 612
 613 /*
 614  * Release key.
 615  */
 616 static inline void
 617 umtx_key_release(struct umtx_key *key)
 618 {
 619         if (key->shared)
 620                 vm_object_deallocate(key->info.shared.object);
 621 }
 622
 623 /*
 624  * Lock a umtx object.
 625  */
 626 static int
 627 _do_lock_umtx(struct thread *td, struct umtx *umtx, u_long id, int timo)
 628 {
 629         struct umtx_q *uq;
 630         u_long owner;
 631         u_long old;
 632         int error = 0;
 633
 634         uq = td->td_umtxq;
 635
 636         /*
 637          * Care must be exercised when dealing with umtx structure. It
 638          * can fault on any access.
 639          */
 640         for (;;) {
 641                 /*
 642                  * Try the uncontested case.  This should be done in userland.
 643                  */
 644                 owner = casuword(&umtx->u_owner, UMTX_UNOWNED, id);
 645
 646                 /* The acquire succeeded. */
 647                 if (owner == UMTX_UNOWNED)
 648                         return (0);
 649
 650                 /* The address was invalid. */
 651                 if (owner == -1)
 652                         return (EFAULT);
 653
 654                 /* If no one owns it but it is contested try to acquire it. */
 655                 if (owner == UMTX_CONTESTED) {
 656                         owner = casuword(&umtx->u_owner,
 657                             UMTX_CONTESTED, id | UMTX_CONTESTED);
 658
 659                         if (owner == UMTX_CONTESTED)
 660                                 return (0);
 661
 662                         /* The address was invalid. */
 663                         if (owner == -1)
 664                                 return (EFAULT);
 665
 666                         /* If this failed the lock has changed, restart. */
 667                         continue;
 668                 }
 669
 670                 /*
 671                  * If we caught a signal, we have retried and now
 672                  * exit immediately.
 673                  */
 674                 if (error != 0)
 675                         return (error);
 676
 677                 if ((error = umtx_key_get(umtx, TYPE_SIMPLE_LOCK,
 678                         AUTO_SHARE, &uq->uq_key)) != 0)
 679                         return (error);
 680
 681                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
 682                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
 683                 umtxq_insert(uq);
 684                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
 685                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
 686
 687                 /*
 688                  * Set the contested bit so that a release in user space
 689                  * knows to use the system call for unlock.  If this fails
 690                  * either some one else has acquired the lock or it has been
 691                  * released.
 692                  */
 693                 old = casuword(&umtx->u_owner, owner, owner | UMTX_CONTESTED);
 694
 695                 /* The address was invalid. */
 696                 if (old == -1) {
 697                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
 698                         umtxq_remove(uq);
 699                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
 700                         umtx_key_release(&uq->uq_key);
 701                         return (EFAULT);
 702                 }
 703
 704                 /*
 705                  * We set the contested bit, sleep. Otherwise the lock changed
 706                  * and we need to retry or we lost a race to the thread
 707                  * unlocking the umtx.
 708                  */
 709                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
 710                 if (old == owner)
 711                         error = umtxq_sleep(uq, "umtx", timo);
 712                 umtxq_remove(uq);
 713                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
 714                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
 715         }
 716
 717         return (0);
 718 }
 719
 720 /*
 721  * Lock a umtx object.
 722  */
 723 static int
 724 do_lock_umtx(struct thread *td, struct umtx *umtx, u_long id,
 725         struct timespec *timeout)
 726 {
 727         struct timespec ts, ts2, ts3;
 728         struct timeval tv;
 729         int error;
 730
 731         if (timeout == NULL) {
 732                 error = _do_lock_umtx(td, umtx, id, 0);
 733                 /* Mutex locking is restarted if it is interrupted. */
 734                 if (error == EINTR)
 735                         error = ERESTART;
 736         } else {
 737                 getnanouptime(&ts);
 738                 timespecadd(&ts, timeout);
 739                 TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, timeout);
 740                 for (;;) {
 741                         error = _do_lock_umtx(td, umtx, id, tvtohz(&tv));
 742                         if (error != ETIMEDOUT)
 743                                 break;
 744                         getnanouptime(&ts2);
 745                         if (timespeccmp(&ts2, &ts, >=)) {
 746                                 error = ETIMEDOUT;
 747                                 break;
 748                         }
 749                         ts3 = ts;
 750                         timespecsub(&ts3, &ts2);
 751                         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, &ts3);
 752                 }
 753                 /* Timed-locking is not restarted. */
 754                 if (error == ERESTART)
 755                         error = EINTR;
 756         }
 757         return (error);
 758 }
 759
 760 /*
 761  * Unlock a umtx object.
 762  */
 763 static int
 764 do_unlock_umtx(struct thread *td, struct umtx *umtx, u_long id)
 765 {
 766         struct umtx_key key;
 767         u_long owner;
 768         u_long old;
 769         int error;
 770         int count;
 771
 772         /*
 773          * Make sure we own this mtx.
 774          */
 775         owner = fuword(__DEVOLATILE(u_long *, &umtx->u_owner));
 776         if (owner == -1)
 777                 return (EFAULT);
 778
 779         if ((owner & ~UMTX_CONTESTED) != id)
 780                 return (EPERM);
 781
 782         /* This should be done in userland */
 783         if ((owner & UMTX_CONTESTED) == 0) {
 784                 old = casuword(&umtx->u_owner, owner, UMTX_UNOWNED);
 785                 if (old == -1)
 786                         return (EFAULT);
 787                 if (old == owner)
 788                         return (0);
 789                 owner = old;
 790         }
 791
 792         /* We should only ever be in here for contested locks */
 793         if ((error = umtx_key_get(umtx, TYPE_SIMPLE_LOCK, AUTO_SHARE,
 794                 &key)) != 0)
 795                 return (error);
 796
 797         umtxq_lock(&key);
 798         umtxq_busy(&key);
 799         count = umtxq_count(&key);
 800         umtxq_unlock(&key);
 801
 802         /*
 803          * When unlocking the umtx, it must be marked as unowned if
 804          * there is zero or one thread only waiting for it.
 805          * Otherwise, it must be marked as contested.
 806          */
 807         old = casuword(&umtx->u_owner, owner,
 808                 count <= 1 ? UMTX_UNOWNED : UMTX_CONTESTED);
 809         umtxq_lock(&key);
 810         umtxq_signal(&key,1);
 811         umtxq_unbusy(&key);
 812         umtxq_unlock(&key);
 813         umtx_key_release(&key);
 814         if (old == -1)
 815                 return (EFAULT);
 816         if (old != owner)
 817                 return (EINVAL);
 818         return (0);
 819 }
 820
 821 #ifdef COMPAT_IA32
 822
 823 /*
 824  * Lock a umtx object.
 825  */
 826 static int
 827 _do_lock_umtx32(struct thread *td, uint32_t *m, uint32_t id, int timo)
 828 {
 829         struct umtx_q *uq;
 830         uint32_t owner;
 831         uint32_t old;
 832         int error = 0;
 833
 834         uq = td->td_umtxq;
 835
 836         /*
 837          * Care must be exercised when dealing with umtx structure. It
 838          * can fault on any access.
 839          */
 840         for (;;) {
 841                 /*
 842                  * Try the uncontested case.  This should be done in userland.
 843                  */
 844                 owner = casuword32(m, UMUTEX_UNOWNED, id);
 845
 846                 /* The acquire succeeded. */
 847                 if (owner == UMUTEX_UNOWNED)
 848                         return (0);
 849
 850                 /* The address was invalid. */
 851                 if (owner == -1)
 852                         return (EFAULT);
 853
 854                 /* If no one owns it but it is contested try to acquire it. */
 855                 if (owner == UMUTEX_CONTESTED) {
 856                         owner = casuword32(m,
 857                             UMUTEX_CONTESTED, id | UMUTEX_CONTESTED);
 858                         if (owner == UMUTEX_CONTESTED)
 859                                 return (0);
 860
 861                         /* The address was invalid. */
 862                         if (owner == -1)
 863                                 return (EFAULT);
 864
 865                         /* If this failed the lock has changed, restart. */
 866                         continue;
 867                 }
 868
 869                 /*
 870                  * If we caught a signal, we have retried and now
 871                  * exit immediately.
 872                  */
 873                 if (error != 0)
 874                         return (error);
 875
 876                 if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_SIMPLE_LOCK,
 877                         AUTO_SHARE, &uq->uq_key)) != 0)
 878                         return (error);
 879
 880                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
 881                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
 882                 umtxq_insert(uq);
 883                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
 884                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
 885
 886                 /*
 887                  * Set the contested bit so that a release in user space
 888                  * knows to use the system call for unlock.  If this fails
 889                  * either some one else has acquired the lock or it has been
 890                  * released.
 891                  */
 892                 old = casuword32(m, owner, owner | UMUTEX_CONTESTED);
 893
 894                 /* The address was invalid. */
 895                 if (old == -1) {
 896                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
 897                         umtxq_remove(uq);
 898                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
 899                         umtx_key_release(&uq->uq_key);
 900                         return (EFAULT);
 901                 }
 902
 903                 /*
 904                  * We set the contested bit, sleep. Otherwise the lock changed
 905                  * and we need to retry or we lost a race to the thread
 906                  * unlocking the umtx.
 907                  */
 908                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
 909                 if (old == owner)
 910                         error = umtxq_sleep(uq, "umtx", timo);
 911                 umtxq_remove(uq);
 912                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
 913                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
 914         }
 915
 916         return (0);
 917 }
 918
 919 /*
 920  * Lock a umtx object.
 921  */
 922 static int
 923 do_lock_umtx32(struct thread *td, void *m, uint32_t id,
 924         struct timespec *timeout)
 925 {
 926         struct timespec ts, ts2, ts3;
 927         struct timeval tv;
 928         int error;
 929
 930         if (timeout == NULL) {
 931                 error = _do_lock_umtx32(td, m, id, 0);
 932                 /* Mutex locking is restarted if it is interrupted. */
 933                 if (error == EINTR)
 934                         error = ERESTART;
 935         } else {
 936                 getnanouptime(&ts);
 937                 timespecadd(&ts, timeout);
 938                 TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, timeout);
 939                 for (;;) {
 940                         error = _do_lock_umtx32(td, m, id, tvtohz(&tv));
 941                         if (error != ETIMEDOUT)
 942                                 break;
 943                         getnanouptime(&ts2);
 944                         if (timespeccmp(&ts2, &ts, >=)) {
 945                                 error = ETIMEDOUT;
 946                                 break;
 947                         }
 948                         ts3 = ts;
 949                         timespecsub(&ts3, &ts2);
 950                         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, &ts3);
 951                 }
 952                 /* Timed-locking is not restarted. */
 953                 if (error == ERESTART)
 954                         error = EINTR;
 955         }
 956         return (error);
 957 }
 958
 959 /*
 960  * Unlock a umtx object.
 961  */
 962 static int
 963 do_unlock_umtx32(struct thread *td, uint32_t *m, uint32_t id)
 964 {
 965         struct umtx_key key;
 966         uint32_t owner;
 967         uint32_t old;
 968         int error;
 969         int count;
 970
 971         /*
 972          * Make sure we own this mtx.
 973          */
 974         owner = fuword32(m);
 975         if (owner == -1)
 976                 return (EFAULT);
 977
 978         if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) != id)
 979                 return (EPERM);
 980
 981         /* This should be done in userland */
 982         if ((owner & UMUTEX_CONTESTED) == 0) {
 983                 old = casuword32(m, owner, UMUTEX_UNOWNED);
 984                 if (old == -1)
 985                         return (EFAULT);
 986                 if (old == owner)
 987                         return (0);
 988                 owner = old;
 989         }
 990
 991         /* We should only ever be in here for contested locks */
 992         if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_SIMPLE_LOCK, AUTO_SHARE,
 993                 &key)) != 0)
 994                 return (error);
 995
 996         umtxq_lock(&key);
 997         umtxq_busy(&key);
 998         count = umtxq_count(&key);
 999         umtxq_unlock(&key);
1000
1001         /*
1002          * When unlocking the umtx, it must be marked as unowned if
1003          * there is zero or one thread only waiting for it.
1004          * Otherwise, it must be marked as contested.
1005          */
1006         old = casuword32(m, owner,
1007                 count <= 1 ? UMUTEX_UNOWNED : UMUTEX_CONTESTED);
1008         umtxq_lock(&key);
1009         umtxq_signal(&key,1);
1010         umtxq_unbusy(&key);
1011         umtxq_unlock(&key);
1012         umtx_key_release(&key);
1013         if (old == -1)
1014                 return (EFAULT);
1015         if (old != owner)
1016                 return (EINVAL);
1017         return (0);
1018 }
1019 #endif
1020
1021 /*
1022  * Fetch and compare value, sleep on the address if value is not changed.
1023  */
1024 static int
1025 do_wait(struct thread *td, void *addr, u_long id,
1026         struct timespec *timeout, int compat32, int is_private)
1027 {
1028         struct umtx_q *uq;
1029         struct timespec ts, ts2, ts3;
1030         struct timeval tv;
1031         u_long tmp;
1032         int error = 0;
1033
1034         uq = td->td_umtxq;
1035         if ((error = umtx_key_get(addr, TYPE_SIMPLE_WAIT,
1036                 is_private ? THREAD_SHARE : AUTO_SHARE, &uq->uq_key)) != 0)
1037                 return (error);
1038
1039         umtxq_lock(&uq->uq_key);
1040         umtxq_insert(uq);
1041         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1042         if (compat32 == 0)
1043                 tmp = fuword(addr);
1044         else
1045                 tmp = (unsigned int)fuword32(addr);
1046         if (tmp != id) {
1047                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1048                 umtxq_remove(uq);
1049                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1050         } else if (timeout == NULL) {
1051                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1052                 error = umtxq_sleep(uq, "uwait", 0);
1053                 umtxq_remove(uq);
1054                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1055         } else {
1056                 getnanouptime(&ts);
1057                 timespecadd(&ts, timeout);
1058                 TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, timeout);
1059                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1060                 for (;;) {
1061                         error = umtxq_sleep(uq, "uwait", tvtohz(&tv));
1062                         if (!(uq->uq_flags & UQF_UMTXQ))
1063                                 break;
1064                         if (error != ETIMEDOUT)
1065                                 break;
1066                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1067                         getnanouptime(&ts2);
1068                         if (timespeccmp(&ts2, &ts, >=)) {
1069                                 error = ETIMEDOUT;
1070                                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1071                                 break;
1072                         }
1073                         ts3 = ts;
1074                         timespecsub(&ts3, &ts2);
1075                         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, &ts3);
1076                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
1077                 }
1078                 umtxq_remove(uq);
1079                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1080         }
1081         umtx_key_release(&uq->uq_key);
1082         if (error == ERESTART)
1083                 error = EINTR;
1084         return (error);
1085 }
1086
1087 /*
1088  * Wake up threads sleeping on the specified address.
1089  */
1090 int
1091 kern_umtx_wake(struct thread *td, void *uaddr, int n_wake, int is_private)
1092 {
1093         struct umtx_key key;
1094         int ret;
1095
1096         if ((ret = umtx_key_get(uaddr, TYPE_SIMPLE_WAIT,
1097                 is_private ? THREAD_SHARE : AUTO_SHARE, &key)) != 0)
1098                 return (ret);
1099         umtxq_lock(&key);
1100         ret = umtxq_signal(&key, n_wake);
1101         umtxq_unlock(&key);
1102         umtx_key_release(&key);
1103         return (0);
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Lock PTHREAD_PRIO_NONE protocol POSIX mutex.
1108  */
1109 static int
1110 _do_lock_normal(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags, int timo,
1111         int mode)
1112 {
1113         struct umtx_q *uq;
1114         uint32_t owner, old, id;
1115         int error = 0;
1116
1117         id = td->td_tid;
1118         uq = td->td_umtxq;
1119
1120         /*
1121          * Care must be exercised when dealing with umtx structure. It
1122          * can fault on any access.
1123          */
1124         for (;;) {
1125                 owner = fuword32(__DEVOLATILE(void *, &m->m_owner));
1126                 if (mode == _UMUTEX_WAIT) {
1127                         if (owner == UMUTEX_UNOWNED || owner == UMUTEX_CONTESTED)
1128                                 return (0);
1129                 } else {
1130                         /*
1131                          * Try the uncontested case.  This should be done in userland.
1132                          */
1133                         owner = casuword32(&m->m_owner, UMUTEX_UNOWNED, id);
1134
1135                         /* The acquire succeeded. */
1136                         if (owner == UMUTEX_UNOWNED)
1137                                 return (0);
1138
1139                         /* The address was invalid. */
1140                         if (owner == -1)
1141                                 return (EFAULT);
1142
1143                         /* If no one owns it but it is contested try to acquire it. */
1144                         if (owner == UMUTEX_CONTESTED) {
1145                                 owner = casuword32(&m->m_owner,
1146                                     UMUTEX_CONTESTED, id | UMUTEX_CONTESTED);
1147
1148                                 if (owner == UMUTEX_CONTESTED)
1149                                         return (0);
1150
1151                                 /* The address was invalid. */
1152                                 if (owner == -1)
1153                                         return (EFAULT);
1154
1155                                 /* If this failed the lock has changed, restart. */
1156                                 continue;
1157                         }
1158                 }
1159
1160                 if ((flags & UMUTEX_ERROR_CHECK) != 0 &&
1161                     (owner & ~UMUTEX_CONTESTED) == id)
1162                         return (EDEADLK);
1163
1164                 if (mode == _UMUTEX_TRY)
1165                         return (EBUSY);
1166
1167                 /*
1168                  * If we caught a signal, we have retried and now
1169                  * exit immediately.
1170                  */
1171                 if (error != 0)
1172                         return (error);
1173
1174                 if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_NORMAL_UMUTEX,
1175                     GET_SHARE(flags), &uq->uq_key)) != 0)
1176                         return (error);
1177
1178                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1179                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
1180                 umtxq_insert(uq);
1181                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1182
1183                 /*
1184                  * Set the contested bit so that a release in user space
1185                  * knows to use the system call for unlock.  If this fails
1186                  * either some one else has acquired the lock or it has been
1187                  * released.
1188                  */
1189                 old = casuword32(&m->m_owner, owner, owner | UMUTEX_CONTESTED);
1190
1191                 /* The address was invalid. */
1192                 if (old == -1) {
1193                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
1194                         umtxq_remove(uq);
1195                         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
1196                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1197                         umtx_key_release(&uq->uq_key);
1198                         return (EFAULT);
1199                 }
1200
1201                 /*
1202                  * We set the contested bit, sleep. Otherwise the lock changed
1203                  * and we need to retry or we lost a race to the thread
1204                  * unlocking the umtx.
1205                  */
1206                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1207                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
1208                 if (old == owner)
1209                         error = umtxq_sleep(uq, "umtxn", timo);
1210                 umtxq_remove(uq);
1211                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1212                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
1213         }
1214
1215         return (0);
1216 }
1217
1218 /*
1219  * Lock PTHREAD_PRIO_NONE protocol POSIX mutex.
1220  */
1221 /*
1222  * Unlock PTHREAD_PRIO_NONE protocol POSIX mutex.
1223  */
1224 static int
1225 do_unlock_normal(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags)
1226 {
1227         struct umtx_key key;
1228         uint32_t owner, old, id;
1229         int error;
1230         int count;
1231
1232         id = td->td_tid;
1233         /*
1234          * Make sure we own this mtx.
1235          */
1236         owner = fuword32(__DEVOLATILE(uint32_t *, &m->m_owner));
1237         if (owner == -1)
1238                 return (EFAULT);
1239
1240         if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) != id)
1241                 return (EPERM);
1242
1243         if ((owner & UMUTEX_CONTESTED) == 0) {
1244                 old = casuword32(&m->m_owner, owner, UMUTEX_UNOWNED);
1245                 if (old == -1)
1246                         return (EFAULT);
1247                 if (old == owner)
1248                         return (0);
1249                 owner = old;
1250         }
1251
1252         /* We should only ever be in here for contested locks */
1253         if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_NORMAL_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
1254             &key)) != 0)
1255                 return (error);
1256
1257         umtxq_lock(&key);
1258         umtxq_busy(&key);
1259         count = umtxq_count(&key);
1260         umtxq_unlock(&key);
1261
1262         /*
1263          * When unlocking the umtx, it must be marked as unowned if
1264          * there is zero or one thread only waiting for it.
1265          * Otherwise, it must be marked as contested.
1266          */
1267         old = casuword32(&m->m_owner, owner,
1268                 count <= 1 ? UMUTEX_UNOWNED : UMUTEX_CONTESTED);
1269         umtxq_lock(&key);
1270         umtxq_signal(&key,1);
1271         umtxq_unbusy(&key);
1272         umtxq_unlock(&key);
1273         umtx_key_release(&key);
1274         if (old == -1)
1275                 return (EFAULT);
1276         if (old != owner)
1277                 return (EINVAL);
1278         return (0);
1279 }
1280
1281 /*
1282  * Check if the mutex is available and wake up a waiter,
1283  * only for simple mutex.
1284  */
1285 static int
1286 do_wake_umutex(struct thread *td, struct umutex *m)
1287 {
1288         struct umtx_key key;
1289         uint32_t owner;
1290         uint32_t flags;
1291         int error;
1292         int count;
1293
1294         owner = fuword32(__DEVOLATILE(uint32_t *, &m->m_owner));
1295         if (owner == -1)
1296                 return (EFAULT);
1297
1298         if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) != 0)
1299                 return (0);
1300
1301         flags = fuword32(&m->m_flags);
1302
1303         /* We should only ever be in here for contested locks */
1304         if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_NORMAL_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
1305             &key)) != 0)
1306                 return (error);
1307
1308         umtxq_lock(&key);
1309         umtxq_busy(&key);
1310         count = umtxq_count(&key);
1311         umtxq_unlock(&key);
1312
1313         if (count <= 1)
1314                 owner = casuword32(&m->m_owner, UMUTEX_CONTESTED, UMUTEX_UNOWNED);
1315
1316         umtxq_lock(&key);
1317         if (count != 0 && (owner & ~UMUTEX_CONTESTED) == 0)
1318                 umtxq_signal(&key, 1);
1319         umtxq_unbusy(&key);
1320         umtxq_unlock(&key);
1321         umtx_key_release(&key);
1322         return (0);
1323 }
1324
1325 static inline struct umtx_pi *
1326 umtx_pi_alloc(int flags)
1327 {
1328         struct umtx_pi *pi;
1329
1330         pi = uma_zalloc(umtx_pi_zone, M_ZERO | flags);
1331         TAILQ_INIT(&pi->pi_blocked);
1332         atomic_add_int(&umtx_pi_allocated, 1);
1333         return (pi);
1334 }
1335
1336 static inline void
1337 umtx_pi_free(struct umtx_pi *pi)
1338 {
1339         uma_zfree(umtx_pi_zone, pi);
1340         atomic_add_int(&umtx_pi_allocated, -1);
1341 }
1342
1343 /*
1344  * Adjust the thread's position on a pi_state after its priority has been
1345  * changed.
1346  */
1347 static int
1348 umtx_pi_adjust_thread(struct umtx_pi *pi, struct thread *td)
1349 {
1350         struct umtx_q *uq, *uq1, *uq2;
1351         struct thread *td1;
1352
1353         mtx_assert(&umtx_lock, MA_OWNED);
1354         if (pi == NULL)
1355                 return (0);
1356
1357         uq = td->td_umtxq;
1358
1359         /*
1360          * Check if the thread needs to be moved on the blocked chain.
1361          * It needs to be moved if either its priority is lower than
1362          * the previous thread or higher than the next thread.
1363          */
1364         uq1 = TAILQ_PREV(uq, umtxq_head, uq_lockq);
1365         uq2 = TAILQ_NEXT(uq, uq_lockq);
1366         if ((uq1 != NULL && UPRI(td) < UPRI(uq1->uq_thread)) ||
1367             (uq2 != NULL && UPRI(td) > UPRI(uq2->uq_thread))) {
1368                 /*
1369                  * Remove thread from blocked chain and determine where
1370                  * it should be moved to.
1371                  */
1372                 TAILQ_REMOVE(&pi->pi_blocked, uq, uq_lockq);
1373                 TAILQ_FOREACH(uq1, &pi->pi_blocked, uq_lockq) {
1374                         td1 = uq1->uq_thread;
1375                         MPASS(td1->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
1376                         if (UPRI(td1) > UPRI(td))
1377                                 break;
1378                 }
1379
1380                 if (uq1 == NULL)
1381                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pi->pi_blocked, uq, uq_lockq);
1382                 else
1383                         TAILQ_INSERT_BEFORE(uq1, uq, uq_lockq);
1384         }
1385         return (1);
1386 }
1387
1388 /*
1389  * Propagate priority when a thread is blocked on POSIX
1390  * PI mutex.
1391  */
1392 static void
1393 umtx_propagate_priority(struct thread *td)
1394 {
1395         struct umtx_q *uq;
1396         struct umtx_pi *pi;
1397         int pri;
1398
1399         mtx_assert(&umtx_lock, MA_OWNED);
1400         pri = UPRI(td);
1401         uq = td->td_umtxq;
1402         pi = uq->uq_pi_blocked;
1403         if (pi == NULL)
1404                 return;
1405
1406         for (;;) {
1407                 td = pi->pi_owner;
1408                 if (td == NULL)
1409                         return;
1410
1411                 MPASS(td->td_proc != NULL);
1412                 MPASS(td->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
1413
1414                 if (UPRI(td) <= pri)
1415                         return;
1416
1417                 thread_lock(td);
1418                 sched_lend_user_prio(td, pri);
1419                 thread_unlock(td);
1420
1421                 /*
1422                  * Pick up the lock that td is blocked on.
1423                  */
1424                 uq = td->td_umtxq;
1425                 pi = uq->uq_pi_blocked;
1426                 /* Resort td on the list if needed. */
1427                 if (!umtx_pi_adjust_thread(pi, td))
1428                         break;
1429         }
1430 }
1431
1432 /*
1433  * Unpropagate priority for a PI mutex when a thread blocked on
1434  * it is interrupted by signal or resumed by others.
1435  */
1436 static void
1437 umtx_unpropagate_priority(struct umtx_pi *pi)
1438 {
1439         struct umtx_q *uq, *uq_owner;
1440         struct umtx_pi *pi2;
1441         int pri, oldpri;
1442
1443         mtx_assert(&umtx_lock, MA_OWNED);
1444
1445         while (pi != NULL && pi->pi_owner != NULL) {
1446                 pri = PRI_MAX;
1447                 uq_owner = pi->pi_owner->td_umtxq;
1448
1449                 TAILQ_FOREACH(pi2, &uq_owner->uq_pi_contested, pi_link) {
1450                         uq = TAILQ_FIRST(&pi2->pi_blocked);
1451                         if (uq != NULL) {
1452                                 if (pri > UPRI(uq->uq_thread))
1453                                         pri = UPRI(uq->uq_thread);
1454                         }
1455                 }
1456
1457                 if (pri > uq_owner->uq_inherited_pri)
1458                         pri = uq_owner->uq_inherited_pri;
1459                 thread_lock(pi->pi_owner);
1460                 oldpri = pi->pi_owner->td_user_pri;
1461                 sched_unlend_user_prio(pi->pi_owner, pri);
1462                 thread_unlock(pi->pi_owner);
1463                 if (uq_owner->uq_pi_blocked != NULL)
1464                         umtx_pi_adjust_locked(pi->pi_owner, oldpri);
1465                 pi = uq_owner->uq_pi_blocked;
1466         }
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Insert a PI mutex into owned list.
1471  */
1472 static void
1473 umtx_pi_setowner(struct umtx_pi *pi, struct thread *owner)
1474 {
1475         struct umtx_q *uq_owner;
1476
1477         uq_owner = owner->td_umtxq;
1478         mtx_assert(&umtx_lock, MA_OWNED);
1479         if (pi->pi_owner != NULL)
1480                 panic("pi_ower != NULL");
1481         pi->pi_owner = owner;
1482         TAILQ_INSERT_TAIL(&uq_owner->uq_pi_contested, pi, pi_link);
1483 }
1484
1485 /*
1486  * Claim ownership of a PI mutex.
1487  */
1488 static int
1489 umtx_pi_claim(struct umtx_pi *pi, struct thread *owner)
1490 {
1491         struct umtx_q *uq, *uq_owner;
1492
1493         uq_owner = owner->td_umtxq;
1494         mtx_lock_spin(&umtx_lock);
1495         if (pi->pi_owner == owner) {
1496                 mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
1497                 return (0);
1498         }
1499
1500         if (pi->pi_owner != NULL) {
1501                 /*
1502                  * userland may have already messed the mutex, sigh.
1503                  */
1504                 mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
1505                 return (EPERM);
1506         }
1507         umtx_pi_setowner(pi, owner);
1508         uq = TAILQ_FIRST(&pi->pi_blocked);
1509         if (uq != NULL) {
1510                 int pri;
1511
1512                 pri = UPRI(uq->uq_thread);
1513                 thread_lock(owner);
1514                 if (pri < UPRI(owner))
1515                         sched_lend_user_prio(owner, pri);
1516                 thread_unlock(owner);
1517         }
1518         mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
1519         return (0);
1520 }
1521
1522 static void
1523 umtx_pi_adjust_locked(struct thread *td, u_char oldpri)
1524 {
1525         struct umtx_q *uq;
1526         struct umtx_pi *pi;
1527
1528         uq = td->td_umtxq;
1529         /*
1530          * Pick up the lock that td is blocked on.
1531          */
1532         pi = uq->uq_pi_blocked;
1533         MPASS(pi != NULL);
1534
1535         /* Resort the turnstile on the list. */
1536         if (!umtx_pi_adjust_thread(pi, td))
1537                 return;
1538
1539         /*
1540          * If our priority was lowered and we are at the head of the
1541          * turnstile, then propagate our new priority up the chain.
1542          */
1543         if (uq == TAILQ_FIRST(&pi->pi_blocked) && UPRI(td) < oldpri)
1544                 umtx_propagate_priority(td);
1545 }
1546
1547 /*
1548  * Adjust a thread's order position in its blocked PI mutex,
1549  * this may result new priority propagating process.
1550  */
1551 void
1552 umtx_pi_adjust(struct thread *td, u_char oldpri)
1553 {
1554         struct umtx_q *uq;
1555         struct umtx_pi *pi;
1556
1557         uq = td->td_umtxq;
1558         mtx_lock_spin(&umtx_lock);
1559         /*
1560          * Pick up the lock that td is blocked on.
1561          */
1562         pi = uq->uq_pi_blocked;
1563         if (pi != NULL)
1564                 umtx_pi_adjust_locked(td, oldpri);
1565         mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
1566 }
1567
1568 /*
1569  * Sleep on a PI mutex.
1570  */
1571 static int
1572 umtxq_sleep_pi(struct umtx_q *uq, struct umtx_pi *pi,
1573         uint32_t owner, const char *wmesg, int timo)
1574 {
1575         struct umtxq_chain *uc;
1576         struct thread *td, *td1;
1577         struct umtx_q *uq1;
1578         int pri;
1579         int error = 0;
1580
1581         td = uq->uq_thread;
1582         KASSERT(td == curthread, ("inconsistent uq_thread"));
1583         uc = umtxq_getchain(&uq->uq_key);
1584         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
1585         UMTXQ_BUSY_ASSERT(uc);
1586         umtxq_insert(uq);
1587         mtx_lock_spin(&umtx_lock);
1588         if (pi->pi_owner == NULL) {
1589                 /* XXX
1590                  * Current, We only support process private PI-mutex,
1591                  * we need a faster way to find an owner thread for
1592                  * process-shared mutex (not available yet).
1593                  */
1594                 mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
1595                 PROC_LOCK(curproc);
1596                 td1 = thread_find(curproc, owner);
1597                 mtx_lock_spin(&umtx_lock);
1598                 if (td1 != NULL && pi->pi_owner == NULL) {
1599                         uq1 = td1->td_umtxq;
1600                         umtx_pi_setowner(pi, td1);
1601                 }
1602                 PROC_UNLOCK(curproc);
1603         }
1604
1605         TAILQ_FOREACH(uq1, &pi->pi_blocked, uq_lockq) {
1606                 pri = UPRI(uq1->uq_thread);
1607                 if (pri > UPRI(td))
1608                         break;
1609         }
1610
1611         if (uq1 != NULL)
1612                 TAILQ_INSERT_BEFORE(uq1, uq, uq_lockq);
1613         else
1614                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pi->pi_blocked, uq, uq_lockq);
1615
1616         uq->uq_pi_blocked = pi;
1617         thread_lock(td);
1618         td->td_flags |= TDF_UPIBLOCKED;
1619         thread_unlock(td);
1620         umtx_propagate_priority(td);
1621         mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
1622         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
1623
1624         if (uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) {
1625                 error = msleep(uq, &uc->uc_lock, PCATCH, wmesg, timo);
1626                 if (error == EWOULDBLOCK)
1627                         error = ETIMEDOUT;
1628                 if (uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) {
1629                         umtxq_remove(uq);
1630                 }
1631         }
1632         mtx_lock_spin(&umtx_lock);
1633         uq->uq_pi_blocked = NULL;
1634         thread_lock(td);
1635         td->td_flags &= ~TDF_UPIBLOCKED;
1636         thread_unlock(td);
1637         TAILQ_REMOVE(&pi->pi_blocked, uq, uq_lockq);
1638         umtx_unpropagate_priority(pi);
1639         mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
1640         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1641
1642         return (error);
1643 }
1644
1645 /*
1646  * Add reference count for a PI mutex.
1647  */
1648 static void
1649 umtx_pi_ref(struct umtx_pi *pi)
1650 {
1651         struct umtxq_chain *uc;
1652
1653         uc = umtxq_getchain(&pi->pi_key);
1654         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
1655         pi->pi_refcount++;
1656 }
1657
1658 /*
1659  * Decrease reference count for a PI mutex, if the counter
1660  * is decreased to zero, its memory space is freed.
1661  */
1662 static void
1663 umtx_pi_unref(struct umtx_pi *pi)
1664 {
1665         struct umtxq_chain *uc;
1666
1667         uc = umtxq_getchain(&pi->pi_key);
1668         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
1669         KASSERT(pi->pi_refcount > 0, ("invalid reference count"));
1670         if (--pi->pi_refcount == 0) {
1671                 mtx_lock_spin(&umtx_lock);
1672                 if (pi->pi_owner != NULL) {
1673                         TAILQ_REMOVE(&pi->pi_owner->td_umtxq->uq_pi_contested,
1674                                 pi, pi_link);
1675                         pi->pi_owner = NULL;
1676                 }
1677                 KASSERT(TAILQ_EMPTY(&pi->pi_blocked),
1678                         ("blocked queue not empty"));
1679                 mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
1680                 TAILQ_REMOVE(&uc->uc_pi_list, pi, pi_hashlink);
1681                 umtx_pi_free(pi);
1682         }
1683 }
1684
1685 /*
1686  * Find a PI mutex in hash table.
1687  */
1688 static struct umtx_pi *
1689 umtx_pi_lookup(struct umtx_key *key)
1690 {
1691         struct umtxq_chain *uc;
1692         struct umtx_pi *pi;
1693
1694         uc = umtxq_getchain(key);
1695         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
1696
1697         TAILQ_FOREACH(pi, &uc->uc_pi_list, pi_hashlink) {
1698                 if (umtx_key_match(&pi->pi_key, key)) {
1699                         return (pi);
1700                 }
1701         }
1702         return (NULL);
1703 }
1704
1705 /*
1706  * Insert a PI mutex into hash table.
1707  */
1708 static inline void
1709 umtx_pi_insert(struct umtx_pi *pi)
1710 {
1711         struct umtxq_chain *uc;
1712
1713         uc = umtxq_getchain(&pi->pi_key);
1714         UMTXQ_LOCKED_ASSERT(uc);
1715         TAILQ_INSERT_TAIL(&uc->uc_pi_list, pi, pi_hashlink);
1716 }
1717
1718 /*
1719  * Lock a PI mutex.
1720  */
1721 static int
1722 _do_lock_pi(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags, int timo,
1723         int try)
1724 {
1725         struct umtx_q *uq;
1726         struct umtx_pi *pi, *new_pi;
1727         uint32_t id, owner, old;
1728         int error;
1729
1730         id = td->td_tid;
1731         uq = td->td_umtxq;
1732
1733         if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_PI_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
1734             &uq->uq_key)) != 0)
1735                 return (error);
1736         umtxq_lock(&uq->uq_key);
1737         pi = umtx_pi_lookup(&uq->uq_key);
1738         if (pi == NULL) {
1739                 new_pi = umtx_pi_alloc(M_NOWAIT);
1740                 if (new_pi == NULL) {
1741                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1742                         new_pi = umtx_pi_alloc(M_WAITOK);
1743                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
1744                         pi = umtx_pi_lookup(&uq->uq_key);
1745                         if (pi != NULL) {
1746                                 umtx_pi_free(new_pi);
1747                                 new_pi = NULL;
1748                         }
1749                 }
1750                 if (new_pi != NULL) {
1751                         new_pi->pi_key = uq->uq_key;
1752                         umtx_pi_insert(new_pi);
1753                         pi = new_pi;
1754                 }
1755         }
1756         umtx_pi_ref(pi);
1757         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1758
1759         /*
1760          * Care must be exercised when dealing with umtx structure.  It
1761          * can fault on any access.
1762          */
1763         for (;;) {
1764                 /*
1765                  * Try the uncontested case.  This should be done in userland.
1766                  */
1767                 owner = casuword32(&m->m_owner, UMUTEX_UNOWNED, id);
1768
1769                 /* The acquire succeeded. */
1770                 if (owner == UMUTEX_UNOWNED) {
1771                         error = 0;
1772                         break;
1773                 }
1774
1775                 /* The address was invalid. */
1776                 if (owner == -1) {
1777                         error = EFAULT;
1778                         break;
1779                 }
1780
1781                 /* If no one owns it but it is contested try to acquire it. */
1782                 if (owner == UMUTEX_CONTESTED) {
1783                         owner = casuword32(&m->m_owner,
1784                             UMUTEX_CONTESTED, id | UMUTEX_CONTESTED);
1785
1786                         if (owner == UMUTEX_CONTESTED) {
1787                                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1788                                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
1789                                 error = umtx_pi_claim(pi, td);
1790                                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
1791                                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1792                                 break;
1793                         }
1794
1795                         /* The address was invalid. */
1796                         if (owner == -1) {
1797                                 error = EFAULT;
1798                                 break;
1799                         }
1800
1801                         /* If this failed the lock has changed, restart. */
1802                         continue;
1803                 }
1804
1805                 if ((flags & UMUTEX_ERROR_CHECK) != 0 &&
1806                     (owner & ~UMUTEX_CONTESTED) == id) {
1807                         error = EDEADLK;
1808                         break;
1809                 }
1810
1811                 if (try != 0) {
1812                         error = EBUSY;
1813                         break;
1814                 }
1815
1816                 /*
1817                  * If we caught a signal, we have retried and now
1818                  * exit immediately.
1819                  */
1820                 if (error != 0)
1821                         break;
1822
1823                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1824                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
1825                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1826
1827                 /*
1828                  * Set the contested bit so that a release in user space
1829                  * knows to use the system call for unlock.  If this fails
1830                  * either some one else has acquired the lock or it has been
1831                  * released.
1832                  */
1833                 old = casuword32(&m->m_owner, owner, owner | UMUTEX_CONTESTED);
1834
1835                 /* The address was invalid. */
1836                 if (old == -1) {
1837                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
1838                         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
1839                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1840                         error = EFAULT;
1841                         break;
1842                 }
1843
1844                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1845                 /*
1846                  * We set the contested bit, sleep. Otherwise the lock changed
1847                  * and we need to retry or we lost a race to the thread
1848                  * unlocking the umtx.
1849                  */
1850                 if (old == owner)
1851                         error = umtxq_sleep_pi(uq, pi, owner & ~UMUTEX_CONTESTED,
1852                                  "umtxpi", timo);
1853                 else {
1854                         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
1855                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1856                 }
1857         }
1858
1859         umtxq_lock(&uq->uq_key);
1860         umtx_pi_unref(pi);
1861         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1862
1863         umtx_key_release(&uq->uq_key);
1864         return (error);
1865 }
1866
1867 /*
1868  * Unlock a PI mutex.
1869  */
1870 static int
1871 do_unlock_pi(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags)
1872 {
1873         struct umtx_key key;
1874         struct umtx_q *uq_first, *uq_first2, *uq_me;
1875         struct umtx_pi *pi, *pi2;
1876         uint32_t owner, old, id;
1877         int error;
1878         int count;
1879         int pri;
1880
1881         id = td->td_tid;
1882         /*
1883          * Make sure we own this mtx.
1884          */
1885         owner = fuword32(__DEVOLATILE(uint32_t *, &m->m_owner));
1886         if (owner == -1)
1887                 return (EFAULT);
1888
1889         if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) != id)
1890                 return (EPERM);
1891
1892         /* This should be done in userland */
1893         if ((owner & UMUTEX_CONTESTED) == 0) {
1894                 old = casuword32(&m->m_owner, owner, UMUTEX_UNOWNED);
1895                 if (old == -1)
1896                         return (EFAULT);
1897                 if (old == owner)
1898                         return (0);
1899                 owner = old;
1900         }
1901
1902         /* We should only ever be in here for contested locks */
1903         if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_PI_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
1904             &key)) != 0)
1905                 return (error);
1906
1907         umtxq_lock(&key);
1908         umtxq_busy(&key);
1909         count = umtxq_count_pi(&key, &uq_first);
1910         if (uq_first != NULL) {
1911                 mtx_lock_spin(&umtx_lock);
1912                 pi = uq_first->uq_pi_blocked;
1913                 KASSERT(pi != NULL, ("pi == NULL?"));
1914                 if (pi->pi_owner != curthread) {
1915                         mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
1916                         umtxq_unbusy(&key);
1917                         umtxq_unlock(&key);
1918                         umtx_key_release(&key);
1919                         /* userland messed the mutex */
1920                         return (EPERM);
1921                 }
1922                 uq_me = curthread->td_umtxq;
1923                 pi->pi_owner = NULL;
1924                 TAILQ_REMOVE(&uq_me->uq_pi_contested, pi, pi_link);
1925                 /* get highest priority thread which is still sleeping. */
1926                 uq_first = TAILQ_FIRST(&pi->pi_blocked);
1927                 while (uq_first != NULL &&
1928                        (uq_first->uq_flags & UQF_UMTXQ) == 0) {
1929                         uq_first = TAILQ_NEXT(uq_first, uq_lockq);
1930                 }
1931                 pri = PRI_MAX;
1932                 TAILQ_FOREACH(pi2, &uq_me->uq_pi_contested, pi_link) {
1933                         uq_first2 = TAILQ_FIRST(&pi2->pi_blocked);
1934                         if (uq_first2 != NULL) {
1935                                 if (pri > UPRI(uq_first2->uq_thread))
1936                                         pri = UPRI(uq_first2->uq_thread);
1937                         }
1938                 }
1939                 thread_lock(curthread);
1940                 sched_unlend_user_prio(curthread, pri);
1941                 thread_unlock(curthread);
1942                 mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
1943                 if (uq_first)
1944                         umtxq_signal_thread(uq_first);
1945         }
1946         umtxq_unlock(&key);
1947
1948         /*
1949          * When unlocking the umtx, it must be marked as unowned if
1950          * there is zero or one thread only waiting for it.
1951          * Otherwise, it must be marked as contested.
1952          */
1953         old = casuword32(&m->m_owner, owner,
1954                 count <= 1 ? UMUTEX_UNOWNED : UMUTEX_CONTESTED);
1955
1956         umtxq_lock(&key);
1957         umtxq_unbusy(&key);
1958         umtxq_unlock(&key);
1959         umtx_key_release(&key);
1960         if (old == -1)
1961                 return (EFAULT);
1962         if (old != owner)
1963                 return (EINVAL);
1964         return (0);
1965 }
1966
1967 /*
1968  * Lock a PP mutex.
1969  */
1970 static int
1971 _do_lock_pp(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags, int timo,
1972         int try)
1973 {
1974         struct umtx_q *uq, *uq2;
1975         struct umtx_pi *pi;
1976         uint32_t ceiling;
1977         uint32_t owner, id;
1978         int error, pri, old_inherited_pri, su;
1979
1980         id = td->td_tid;
1981         uq = td->td_umtxq;
1982         if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_PP_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
1983             &uq->uq_key)) != 0)
1984                 return (error);
1985         su = (priv_check(td, PRIV_SCHED_RTPRIO) == 0);
1986         for (;;) {
1987                 old_inherited_pri = uq->uq_inherited_pri;
1988                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
1989                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
1990                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
1991
1992                 ceiling = RTP_PRIO_MAX - fuword32(&m->m_ceilings[0]);
1993                 if (ceiling > RTP_PRIO_MAX) {
1994                         error = EINVAL;
1995                         goto out;
1996                 }
1997
1998                 mtx_lock_spin(&umtx_lock);
1999                 if (UPRI(td) < PRI_MIN_REALTIME + ceiling) {
2000                         mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
2001                         error = EINVAL;
2002                         goto out;
2003                 }
2004                 if (su && PRI_MIN_REALTIME + ceiling < uq->uq_inherited_pri) {
2005                         uq->uq_inherited_pri = PRI_MIN_REALTIME + ceiling;
2006                         thread_lock(td);
2007                         if (uq->uq_inherited_pri < UPRI(td))
2008                                 sched_lend_user_prio(td, uq->uq_inherited_pri);
2009                         thread_unlock(td);
2010                 }
2011                 mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
2012
2013                 owner = casuword32(&m->m_owner,
2014                     UMUTEX_CONTESTED, id | UMUTEX_CONTESTED);
2015
2016                 if (owner == UMUTEX_CONTESTED) {
2017                         error = 0;
2018                         break;
2019                 }
2020
2021                 /* The address was invalid. */
2022                 if (owner == -1) {
2023                         error = EFAULT;
2024                         break;
2025                 }
2026
2027                 if ((flags & UMUTEX_ERROR_CHECK) != 0 &&
2028                     (owner & ~UMUTEX_CONTESTED) == id) {
2029                         error = EDEADLK;
2030                         break;
2031                 }
2032
2033                 if (try != 0) {
2034                         error = EBUSY;
2035                         break;
2036                 }
2037
2038                 /*
2039                  * If we caught a signal, we have retried and now
2040                  * exit immediately.
2041                  */
2042                 if (error != 0)
2043                         break;
2044
2045                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2046                 umtxq_insert(uq);
2047                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2048                 error = umtxq_sleep(uq, "umtxpp", timo);
2049                 umtxq_remove(uq);
2050                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2051
2052                 mtx_lock_spin(&umtx_lock);
2053                 uq->uq_inherited_pri = old_inherited_pri;
2054                 pri = PRI_MAX;
2055                 TAILQ_FOREACH(pi, &uq->uq_pi_contested, pi_link) {
2056                         uq2 = TAILQ_FIRST(&pi->pi_blocked);
2057                         if (uq2 != NULL) {
2058                                 if (pri > UPRI(uq2->uq_thread))
2059                                         pri = UPRI(uq2->uq_thread);
2060                         }
2061                 }
2062                 if (pri > uq->uq_inherited_pri)
2063                         pri = uq->uq_inherited_pri;
2064                 thread_lock(td);
2065                 sched_unlend_user_prio(td, pri);
2066                 thread_unlock(td);
2067                 mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
2068         }
2069
2070         if (error != 0) {
2071                 mtx_lock_spin(&umtx_lock);
2072                 uq->uq_inherited_pri = old_inherited_pri;
2073                 pri = PRI_MAX;
2074                 TAILQ_FOREACH(pi, &uq->uq_pi_contested, pi_link) {
2075                         uq2 = TAILQ_FIRST(&pi->pi_blocked);
2076                         if (uq2 != NULL) {
2077                                 if (pri > UPRI(uq2->uq_thread))
2078                                         pri = UPRI(uq2->uq_thread);
2079                         }
2080                 }
2081                 if (pri > uq->uq_inherited_pri)
2082                         pri = uq->uq_inherited_pri;
2083                 thread_lock(td);
2084                 sched_unlend_user_prio(td, pri);
2085                 thread_unlock(td);
2086                 mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
2087         }
2088
2089 out:
2090         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2091         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2092         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2093         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2094         return (error);
2095 }
2096
2097 /*
2098  * Unlock a PP mutex.
2099  */
2100 static int
2101 do_unlock_pp(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t flags)
2102 {
2103         struct umtx_key key;
2104         struct umtx_q *uq, *uq2;
2105         struct umtx_pi *pi;
2106         uint32_t owner, id;
2107         uint32_t rceiling;
2108         int error, pri, new_inherited_pri, su;
2109
2110         id = td->td_tid;
2111         uq = td->td_umtxq;
2112         su = (priv_check(td, PRIV_SCHED_RTPRIO) == 0);
2113
2114         /*
2115          * Make sure we own this mtx.
2116          */
2117         owner = fuword32(__DEVOLATILE(uint32_t *, &m->m_owner));
2118         if (owner == -1)
2119                 return (EFAULT);
2120
2121         if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) != id)
2122                 return (EPERM);
2123
2124         error = copyin(&m->m_ceilings[1], &rceiling, sizeof(uint32_t));
2125         if (error != 0)
2126                 return (error);
2127
2128         if (rceiling == -1)
2129                 new_inherited_pri = PRI_MAX;
2130         else {
2131                 rceiling = RTP_PRIO_MAX - rceiling;
2132                 if (rceiling > RTP_PRIO_MAX)
2133                         return (EINVAL);
2134                 new_inherited_pri = PRI_MIN_REALTIME + rceiling;
2135         }
2136
2137         if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_PP_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
2138             &key)) != 0)
2139                 return (error);
2140         umtxq_lock(&key);
2141         umtxq_busy(&key);
2142         umtxq_unlock(&key);
2143         /*
2144          * For priority protected mutex, always set unlocked state
2145          * to UMUTEX_CONTESTED, so that userland always enters kernel
2146          * to lock the mutex, it is necessary because thread priority
2147          * has to be adjusted for such mutex.
2148          */
2149         error = suword32(__DEVOLATILE(uint32_t *, &m->m_owner),
2150                 UMUTEX_CONTESTED);
2151
2152         umtxq_lock(&key);
2153         if (error == 0)
2154                 umtxq_signal(&key, 1);
2155         umtxq_unbusy(&key);
2156         umtxq_unlock(&key);
2157
2158         if (error == -1)
2159                 error = EFAULT;
2160         else {
2161                 mtx_lock_spin(&umtx_lock);
2162                 if (su != 0)
2163                         uq->uq_inherited_pri = new_inherited_pri;
2164                 pri = PRI_MAX;
2165                 TAILQ_FOREACH(pi, &uq->uq_pi_contested, pi_link) {
2166                         uq2 = TAILQ_FIRST(&pi->pi_blocked);
2167                         if (uq2 != NULL) {
2168                                 if (pri > UPRI(uq2->uq_thread))
2169                                         pri = UPRI(uq2->uq_thread);
2170                         }
2171                 }
2172                 if (pri > uq->uq_inherited_pri)
2173                         pri = uq->uq_inherited_pri;
2174                 thread_lock(td);
2175                 sched_unlend_user_prio(td, pri);
2176                 thread_unlock(td);
2177                 mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
2178         }
2179         umtx_key_release(&key);
2180         return (error);
2181 }
2182
2183 static int
2184 do_set_ceiling(struct thread *td, struct umutex *m, uint32_t ceiling,
2185         uint32_t *old_ceiling)
2186 {
2187         struct umtx_q *uq;
2188         uint32_t save_ceiling;
2189         uint32_t owner, id;
2190         uint32_t flags;
2191         int error;
2192
2193         flags = fuword32(&m->m_flags);
2194         if ((flags & UMUTEX_PRIO_PROTECT) == 0)
2195                 return (EINVAL);
2196         if (ceiling > RTP_PRIO_MAX)
2197                 return (EINVAL);
2198         id = td->td_tid;
2199         uq = td->td_umtxq;
2200         if ((error = umtx_key_get(m, TYPE_PP_UMUTEX, GET_SHARE(flags),
2201            &uq->uq_key)) != 0)
2202                 return (error);
2203         for (;;) {
2204                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2205                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
2206                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2207
2208                 save_ceiling = fuword32(&m->m_ceilings[0]);
2209
2210                 owner = casuword32(&m->m_owner,
2211                     UMUTEX_CONTESTED, id | UMUTEX_CONTESTED);
2212
2213                 if (owner == UMUTEX_CONTESTED) {
2214                         suword32(&m->m_ceilings[0], ceiling);
2215                         suword32(__DEVOLATILE(uint32_t *, &m->m_owner),
2216                                 UMUTEX_CONTESTED);
2217                         error = 0;
2218                         break;
2219                 }
2220
2221                 /* The address was invalid. */
2222                 if (owner == -1) {
2223                         error = EFAULT;
2224                         break;
2225                 }
2226
2227                 if ((owner & ~UMUTEX_CONTESTED) == id) {
2228                         suword32(&m->m_ceilings[0], ceiling);
2229                         error = 0;
2230                         break;
2231                 }
2232
2233                 /*
2234                  * If we caught a signal, we have retried and now
2235                  * exit immediately.
2236                  */
2237                 if (error != 0)
2238                         break;
2239
2240                 /*
2241                  * We set the contested bit, sleep. Otherwise the lock changed
2242                  * and we need to retry or we lost a race to the thread
2243                  * unlocking the umtx.
2244                  */
2245                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2246                 umtxq_insert(uq);
2247                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2248                 error = umtxq_sleep(uq, "umtxpp", 0);
2249                 umtxq_remove(uq);
2250                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2251         }
2252         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2253         if (error == 0)
2254                 umtxq_signal(&uq->uq_key, INT_MAX);
2255         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2256         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2257         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2258         if (error == 0 && old_ceiling != NULL)
2259                 suword32(old_ceiling, save_ceiling);
2260         return (error);
2261 }
2262
2263 static int
2264 _do_lock_umutex(struct thread *td, struct umutex *m, int flags, int timo,
2265         int mode)
2266 {
2267         switch(flags & (UMUTEX_PRIO_INHERIT | UMUTEX_PRIO_PROTECT)) {
2268         case 0:
2269                 return (_do_lock_normal(td, m, flags, timo, mode));
2270         case UMUTEX_PRIO_INHERIT:
2271                 return (_do_lock_pi(td, m, flags, timo, mode));
2272         case UMUTEX_PRIO_PROTECT:
2273                 return (_do_lock_pp(td, m, flags, timo, mode));
2274         }
2275         return (EINVAL);
2276 }
2277
2278 /*
2279  * Lock a userland POSIX mutex.
2280  */
2281 static int
2282 do_lock_umutex(struct thread *td, struct umutex *m,
2283         struct timespec *timeout, int mode)
2284 {
2285         struct timespec ts, ts2, ts3;
2286         struct timeval tv;
2287         uint32_t flags;
2288         int error;
2289
2290         flags = fuword32(&m->m_flags);
2291         if (flags == -1)
2292                 return (EFAULT);
2293
2294         if (timeout == NULL) {
2295                 error = _do_lock_umutex(td, m, flags, 0, mode);
2296                 /* Mutex locking is restarted if it is interrupted. */
2297                 if (error == EINTR && mode != _UMUTEX_WAIT)
2298                         error = ERESTART;
2299         } else {
2300                 getnanouptime(&ts);
2301                 timespecadd(&ts, timeout);
2302                 TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, timeout);
2303                 for (;;) {
2304                         error = _do_lock_umutex(td, m, flags, tvtohz(&tv), mode);
2305                         if (error != ETIMEDOUT)
2306                                 break;
2307                         getnanouptime(&ts2);
2308                         if (timespeccmp(&ts2, &ts, >=)) {
2309                                 error = ETIMEDOUT;
2310                                 break;
2311                         }
2312                         ts3 = ts;
2313                         timespecsub(&ts3, &ts2);
2314                         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, &ts3);
2315                 }
2316                 /* Timed-locking is not restarted. */
2317                 if (error == ERESTART)
2318                         error = EINTR;
2319         }
2320         return (error);
2321 }
2322
2323 /*
2324  * Unlock a userland POSIX mutex.
2325  */
2326 static int
2327 do_unlock_umutex(struct thread *td, struct umutex *m)
2328 {
2329         uint32_t flags;
2330
2331         flags = fuword32(&m->m_flags);
2332         if (flags == -1)
2333                 return (EFAULT);
2334
2335         switch(flags & (UMUTEX_PRIO_INHERIT | UMUTEX_PRIO_PROTECT)) {
2336         case 0:
2337                 return (do_unlock_normal(td, m, flags));
2338         case UMUTEX_PRIO_INHERIT:
2339                 return (do_unlock_pi(td, m, flags));
2340         case UMUTEX_PRIO_PROTECT:
2341                 return (do_unlock_pp(td, m, flags));
2342         }
2343
2344         return (EINVAL);
2345 }
2346
2347 static int
2348 do_cv_wait(struct thread *td, struct ucond *cv, struct umutex *m,
2349         struct timespec *timeout, u_long wflags)
2350 {
2351         struct umtx_q *uq;
2352         struct timeval tv;
2353         struct timespec cts, ets, tts;
2354         uint32_t flags;
2355         int error;
2356
2357         uq = td->td_umtxq;
2358         flags = fuword32(&cv->c_flags);
2359         error = umtx_key_get(cv, TYPE_CV, GET_SHARE(flags), &uq->uq_key);
2360         if (error != 0)
2361                 return (error);
2362         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2363         umtxq_busy(&uq->uq_key);
2364         umtxq_insert(uq);
2365         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2366
2367         /*
2368          * The magic thing is we should set c_has_waiters to 1 before
2369          * releasing user mutex.
2370          */
2371         suword32(__DEVOLATILE(uint32_t *, &cv->c_has_waiters), 1);
2372
2373         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2374         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2375         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2376
2377         error = do_unlock_umutex(td, m);
2378
2379         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2380         if (error == 0) {
2381                 if ((wflags & UMTX_CHECK_UNPARKING) &&
2382                     (td->td_pflags & TDP_WAKEUP)) {
2383                         td->td_pflags &= ~TDP_WAKEUP;
2384                         error = EINTR;
2385                 } else if (timeout == NULL) {
2386                         error = umtxq_sleep(uq, "ucond", 0);
2387                 } else {
2388                         getnanouptime(&ets);
2389                         timespecadd(&ets, timeout);
2390                         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, timeout);
2391                         for (;;) {
2392                                 error = umtxq_sleep(uq, "ucond", tvtohz(&tv));
2393                                 if (error != ETIMEDOUT)
2394                                         break;
2395                                 getnanouptime(&cts);
2396                                 if (timespeccmp(&cts, &ets, >=)) {
2397                                         error = ETIMEDOUT;
2398                                         break;
2399                                 }
2400                                 tts = ets;
2401                                 timespecsub(&tts, &cts);
2402                                 TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, &tts);
2403                         }
2404                 }
2405         }
2406
2407         if (error != 0) {
2408                 if ((uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) == 0) {
2409                         /*
2410                          * If we concurrently got do_cv_signal()d
2411                          * and we got an error or UNIX signals or a timeout,
2412                          * then, perform another umtxq_signal to avoid
2413                          * consuming the wakeup. This may cause supurious
2414                          * wakeup for another thread which was just queued,
2415                          * but SUSV3 explicitly allows supurious wakeup to
2416                          * occur, and indeed a kernel based implementation
2417                          * can not avoid it.
2418                          */
2419                         if (!umtxq_signal(&uq->uq_key, 1))
2420                                 error = 0;
2421                 }
2422                 if (error == ERESTART)
2423                         error = EINTR;
2424         }
2425         umtxq_remove(uq);
2426         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2427         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2428         return (error);
2429 }
2430
2431 /*
2432  * Signal a userland condition variable.
2433  */
2434 static int
2435 do_cv_signal(struct thread *td, struct ucond *cv)
2436 {
2437         struct umtx_key key;
2438         int error, cnt, nwake;
2439         uint32_t flags;
2440
2441         flags = fuword32(&cv->c_flags);
2442         if ((error = umtx_key_get(cv, TYPE_CV, GET_SHARE(flags), &key)) != 0)
2443                 return (error);
2444         umtxq_lock(&key);
2445         umtxq_busy(&key);
2446         cnt = umtxq_count(&key);
2447         nwake = umtxq_signal(&key, 1);
2448         if (cnt <= nwake) {
2449                 umtxq_unlock(&key);
2450                 error = suword32(
2451                     __DEVOLATILE(uint32_t *, &cv->c_has_waiters), 0);
2452                 umtxq_lock(&key);
2453         }
2454         umtxq_unbusy(&key);
2455         umtxq_unlock(&key);
2456         umtx_key_release(&key);
2457         return (error);
2458 }
2459
2460 static int
2461 do_cv_broadcast(struct thread *td, struct ucond *cv)
2462 {
2463         struct umtx_key key;
2464         int error;
2465         uint32_t flags;
2466
2467         flags = fuword32(&cv->c_flags);
2468         if ((error = umtx_key_get(cv, TYPE_CV, GET_SHARE(flags), &key)) != 0)
2469                 return (error);
2470
2471         umtxq_lock(&key);
2472         umtxq_busy(&key);
2473         umtxq_signal(&key, INT_MAX);
2474         umtxq_unlock(&key);
2475
2476         error = suword32(__DEVOLATILE(uint32_t *, &cv->c_has_waiters), 0);
2477
2478         umtxq_lock(&key);
2479         umtxq_unbusy(&key);
2480         umtxq_unlock(&key);
2481
2482         umtx_key_release(&key);
2483         return (error);
2484 }
2485
2486 static int
2487 do_rw_rdlock(struct thread *td, struct urwlock *rwlock, long fflag, int timo)
2488 {
2489         struct umtx_q *uq;
2490         uint32_t flags, wrflags;
2491         int32_t state, oldstate;
2492         int32_t blocked_readers;
2493         int error;
2494
2495         uq = td->td_umtxq;
2496         flags = fuword32(&rwlock->rw_flags);
2497         error = umtx_key_get(rwlock, TYPE_RWLOCK, GET_SHARE(flags), &uq->uq_key);
2498         if (error != 0)
2499                 return (error);
2500
2501         wrflags = URWLOCK_WRITE_OWNER;
2502         if (!(fflag & URWLOCK_PREFER_READER) && !(flags & URWLOCK_PREFER_READER))
2503                 wrflags |= URWLOCK_WRITE_WAITERS;
2504
2505         for (;;) {
2506                 state = fuword32(__DEVOLATILE(int32_t *, &rwlock->rw_state));
2507                 /* try to lock it */
2508                 while (!(state & wrflags)) {
2509                         if (__predict_false(URWLOCK_READER_COUNT(state) == URWLOCK_MAX_READERS)) {
2510                                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
2511                                 return (EAGAIN);
2512                         }
2513                         oldstate = casuword32(&rwlock->rw_state, state, state + 1);
2514                         if (oldstate == state) {
2515                                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
2516                                 return (0);
2517                         }
2518                         state = oldstate;
2519                 }
2520
2521                 if (error)
2522                         break;
2523
2524                 /* grab monitor lock */
2525                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2526                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
2527                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2528
2529                 /* set read contention bit */
2530                 while ((state & wrflags) && !(state & URWLOCK_READ_WAITERS)) {
2531                         oldstate = casuword32(&rwlock->rw_state, state, state | URWLOCK_READ_WAITERS);
2532                         if (oldstate == state)
2533                                 goto sleep;
2534                         state = oldstate;
2535                 }
2536
2537                 /* state is changed while setting flags, restart */
2538                 if (!(state & wrflags)) {
2539                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2540                         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2541                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2542                         continue;
2543                 }
2544
2545 sleep:
2546                 /* contention bit is set, before sleeping, increase read waiter count */
2547                 blocked_readers = fuword32(&rwlock->rw_blocked_readers);
2548                 suword32(&rwlock->rw_blocked_readers, blocked_readers+1);
2549
2550                 while (state & wrflags) {
2551                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2552                         umtxq_insert(uq);
2553                         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2554
2555                         error = umtxq_sleep(uq, "urdlck", timo);
2556
2557                         umtxq_busy(&uq->uq_key);
2558                         umtxq_remove(uq);
2559                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2560                         if (error)
2561                                 break;
2562                         state = fuword32(__DEVOLATILE(int32_t *, &rwlock->rw_state));
2563                 }
2564
2565                 /* decrease read waiter count, and may clear read contention bit */
2566                 blocked_readers = fuword32(&rwlock->rw_blocked_readers);
2567                 suword32(&rwlock->rw_blocked_readers, blocked_readers-1);
2568                 if (blocked_readers == 1) {
2569                         state = fuword32(__DEVOLATILE(int32_t *, &rwlock->rw_state));
2570                         for (;;) {
2571                                 oldstate = casuword32(&rwlock->rw_state, state,
2572                                          state & ~URWLOCK_READ_WAITERS);
2573                                 if (oldstate == state)
2574                                         break;
2575                                 state = oldstate;
2576                         }
2577                 }
2578
2579                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2580                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2581                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2582         }
2583         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2584         return (error);
2585 }
2586
2587 static int
2588 do_rw_rdlock2(struct thread *td, void *obj, long val, struct timespec *timeout)
2589 {
2590         struct timespec ts, ts2, ts3;
2591         struct timeval tv;
2592         int error;
2593
2594         getnanouptime(&ts);
2595         timespecadd(&ts, timeout);
2596         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, timeout);
2597         for (;;) {
2598                 error = do_rw_rdlock(td, obj, val, tvtohz(&tv));
2599                 if (error != ETIMEDOUT)
2600                         break;
2601                 getnanouptime(&ts2);
2602                 if (timespeccmp(&ts2, &ts, >=)) {
2603                         error = ETIMEDOUT;
2604                         break;
2605                 }
2606                 ts3 = ts;
2607                 timespecsub(&ts3, &ts2);
2608                 TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, &ts3);
2609         }
2610         if (error == ERESTART)
2611                 error = EINTR;
2612         return (error);
2613 }
2614
2615 static int
2616 do_rw_wrlock(struct thread *td, struct urwlock *rwlock, int timo)
2617 {
2618         struct umtx_q *uq;
2619         uint32_t flags;
2620         int32_t state, oldstate;
2621         int32_t blocked_writers;
2622         int32_t blocked_readers;
2623         int error;
2624
2625         uq = td->td_umtxq;
2626         flags = fuword32(&rwlock->rw_flags);
2627         error = umtx_key_get(rwlock, TYPE_RWLOCK, GET_SHARE(flags), &uq->uq_key);
2628         if (error != 0)
2629                 return (error);
2630
2631         blocked_readers = 0;
2632         for (;;) {
2633                 state = fuword32(__DEVOLATILE(int32_t *, &rwlock->rw_state));
2634                 while (!(state & URWLOCK_WRITE_OWNER) && URWLOCK_READER_COUNT(state) == 0) {
2635                         oldstate = casuword32(&rwlock->rw_state, state, state | URWLOCK_WRITE_OWNER);
2636                         if (oldstate == state) {
2637                                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
2638                                 return (0);
2639                         }
2640                         state = oldstate;
2641                 }
2642
2643                 if (error) {
2644                         if (!(state & (URWLOCK_WRITE_OWNER|URWLOCK_WRITE_WAITERS)) &&
2645                             blocked_readers != 0) {
2646                                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2647                                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
2648                                 umtxq_signal_queue(&uq->uq_key, INT_MAX, UMTX_SHARED_QUEUE);
2649                                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2650                                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2651                         }
2652
2653                         break;
2654                 }
2655
2656                 /* grab monitor lock */
2657                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2658                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
2659                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2660
2661                 while (((state & URWLOCK_WRITE_OWNER) || URWLOCK_READER_COUNT(state) != 0) &&
2662                        (state & URWLOCK_WRITE_WAITERS) == 0) {
2663                         oldstate = casuword32(&rwlock->rw_state, state, state | URWLOCK_WRITE_WAITERS);
2664                         if (oldstate == state)
2665                                 goto sleep;
2666                         state = oldstate;
2667                 }
2668
2669                 if (!(state & URWLOCK_WRITE_OWNER) && URWLOCK_READER_COUNT(state) == 0) {
2670                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2671                         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2672                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2673                         continue;
2674                 }
2675 sleep:
2676                 blocked_writers = fuword32(&rwlock->rw_blocked_writers);
2677                 suword32(&rwlock->rw_blocked_writers, blocked_writers+1);
2678
2679                 while ((state & URWLOCK_WRITE_OWNER) || URWLOCK_READER_COUNT(state) != 0) {
2680                         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2681                         umtxq_insert_queue(uq, UMTX_EXCLUSIVE_QUEUE);
2682                         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2683
2684                         error = umtxq_sleep(uq, "uwrlck", timo);
2685
2686                         umtxq_busy(&uq->uq_key);
2687                         umtxq_remove_queue(uq, UMTX_EXCLUSIVE_QUEUE);
2688                         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2689                         if (error)
2690                                 break;
2691                         state = fuword32(__DEVOLATILE(int32_t *, &rwlock->rw_state));
2692                 }
2693
2694                 blocked_writers = fuword32(&rwlock->rw_blocked_writers);
2695                 suword32(&rwlock->rw_blocked_writers, blocked_writers-1);
2696                 if (blocked_writers == 1) {
2697                         state = fuword32(__DEVOLATILE(int32_t *, &rwlock->rw_state));
2698                         for (;;) {
2699                                 oldstate = casuword32(&rwlock->rw_state, state,
2700                                          state & ~URWLOCK_WRITE_WAITERS);
2701                                 if (oldstate == state)
2702                                         break;
2703                                 state = oldstate;
2704                         }
2705                         blocked_readers = fuword32(&rwlock->rw_blocked_readers);
2706                 } else
2707                         blocked_readers = 0;
2708
2709                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2710                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2711                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2712         }
2713
2714         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2715         return (error);
2716 }
2717
2718 static int
2719 do_rw_wrlock2(struct thread *td, void *obj, struct timespec *timeout)
2720 {
2721         struct timespec ts, ts2, ts3;
2722         struct timeval tv;
2723         int error;
2724
2725         getnanouptime(&ts);
2726         timespecadd(&ts, timeout);
2727         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, timeout);
2728         for (;;) {
2729                 error = do_rw_wrlock(td, obj, tvtohz(&tv));
2730                 if (error != ETIMEDOUT)
2731                         break;
2732                 getnanouptime(&ts2);
2733                 if (timespeccmp(&ts2, &ts, >=)) {
2734                         error = ETIMEDOUT;
2735                         break;
2736                 }
2737                 ts3 = ts;
2738                 timespecsub(&ts3, &ts2);
2739                 TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, &ts3);
2740         }
2741         if (error == ERESTART)
2742                 error = EINTR;
2743         return (error);
2744 }
2745
2746 static int
2747 do_rw_unlock(struct thread *td, struct urwlock *rwlock)
2748 {
2749         struct umtx_q *uq;
2750         uint32_t flags;
2751         int32_t state, oldstate;
2752         int error, q, count;
2753
2754         uq = td->td_umtxq;
2755         flags = fuword32(&rwlock->rw_flags);
2756         error = umtx_key_get(rwlock, TYPE_RWLOCK, GET_SHARE(flags), &uq->uq_key);
2757         if (error != 0)
2758                 return (error);
2759
2760         state = fuword32(__DEVOLATILE(int32_t *, &rwlock->rw_state));
2761         if (state & URWLOCK_WRITE_OWNER) {
2762                 for (;;) {
2763                         oldstate = casuword32(&rwlock->rw_state, state,
2764                                 state & ~URWLOCK_WRITE_OWNER);
2765                         if (oldstate != state) {
2766                                 state = oldstate;
2767                                 if (!(oldstate & URWLOCK_WRITE_OWNER)) {
2768                                         error = EPERM;
2769                                         goto out;
2770                                 }
2771                         } else
2772                                 break;
2773                 }
2774         } else if (URWLOCK_READER_COUNT(state) != 0) {
2775                 for (;;) {
2776                         oldstate = casuword32(&rwlock->rw_state, state,
2777                                 state - 1);
2778                         if (oldstate != state) {
2779                                 state = oldstate;
2780                                 if (URWLOCK_READER_COUNT(oldstate) == 0) {
2781                                         error = EPERM;
2782                                         goto out;
2783                                 }
2784                         }
2785                         else
2786                                 break;
2787                 }
2788         } else {
2789                 error = EPERM;
2790                 goto out;
2791         }
2792
2793         count = 0;
2794
2795         if (!(flags & URWLOCK_PREFER_READER)) {
2796                 if (state & URWLOCK_WRITE_WAITERS) {
2797                         count = 1;
2798                         q = UMTX_EXCLUSIVE_QUEUE;
2799                 } else if (state & URWLOCK_READ_WAITERS) {
2800                         count = INT_MAX;
2801                         q = UMTX_SHARED_QUEUE;
2802                 }
2803         } else {
2804                 if (state & URWLOCK_READ_WAITERS) {
2805                         count = INT_MAX;
2806                         q = UMTX_SHARED_QUEUE;
2807                 } else if (state & URWLOCK_WRITE_WAITERS) {
2808                         count = 1;
2809                         q = UMTX_EXCLUSIVE_QUEUE;
2810                 }
2811         }
2812
2813         if (count) {
2814                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2815                 umtxq_busy(&uq->uq_key);
2816                 umtxq_signal_queue(&uq->uq_key, count, q);
2817                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2818                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2819         }
2820 out:
2821         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2822         return (error);
2823 }
2824
2825 static int
2826 do_sem_wait(struct thread *td, struct _usem *sem, struct timespec *timeout)
2827 {
2828         struct umtx_q *uq;
2829         struct timeval tv;
2830         struct timespec cts, ets, tts;
2831         uint32_t flags, count;
2832         int error;
2833
2834         uq = td->td_umtxq;
2835         flags = fuword32(&sem->_flags);
2836         error = umtx_key_get(sem, TYPE_SEM, GET_SHARE(flags), &uq->uq_key);
2837         if (error != 0)
2838                 return (error);
2839         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2840         umtxq_busy(&uq->uq_key);
2841         umtxq_insert(uq);
2842         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2843
2844         count = fuword32(__DEVOLATILE(uint32_t *, &sem->_count));
2845         if (count != 0) {
2846                 umtxq_lock(&uq->uq_key);
2847                 umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2848                 umtxq_remove(uq);
2849                 umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2850                 umtx_key_release(&uq->uq_key);
2851                 return (0);
2852         }
2853
2854         /*
2855          * The magic thing is we should set c_has_waiters to 1 before
2856          * releasing user mutex.
2857          */
2858         suword32(__DEVOLATILE(uint32_t *, &sem->_has_waiters), 1);
2859
2860         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2861         umtxq_unbusy(&uq->uq_key);
2862         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2863
2864         umtxq_lock(&uq->uq_key);
2865         if (timeout == NULL) {
2866                 error = umtxq_sleep(uq, "usem", 0);
2867         } else {
2868                 getnanouptime(&ets);
2869                 timespecadd(&ets, timeout);
2870                 TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, timeout);
2871                 for (;;) {
2872                         error = umtxq_sleep(uq, "usem", tvtohz(&tv));
2873                         if (error != ETIMEDOUT)
2874                                 break;
2875                         getnanouptime(&cts);
2876                         if (timespeccmp(&cts, &ets, >=)) {
2877                                 error = ETIMEDOUT;
2878                                 break;
2879                         }
2880                         tts = ets;
2881                         timespecsub(&tts, &cts);
2882                         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, &tts);
2883                 }
2884         }
2885
2886         if (error != 0) {
2887                 if ((uq->uq_flags & UQF_UMTXQ) == 0) {
2888                         if (!umtxq_signal(&uq->uq_key, 1))
2889                                 error = 0;
2890                 }
2891                 if (error == ERESTART)
2892                         error = EINTR;
2893         }
2894         umtxq_remove(uq);
2895         umtxq_unlock(&uq->uq_key);
2896         umtx_key_release(&uq->uq_key);
2897         return (error);
2898 }
2899
2900 /*
2901  * Signal a userland condition variable.
2902  */
2903 static int
2904 do_sem_wake(struct thread *td, struct _usem *sem)
2905 {
2906         struct umtx_key key;
2907         int error, cnt, nwake;
2908         uint32_t flags;
2909
2910         flags = fuword32(&sem->_flags);
2911         if ((error = umtx_key_get(sem, TYPE_SEM, GET_SHARE(flags), &key)) != 0)
2912                 return (error);
2913         umtxq_lock(&key);
2914         umtxq_busy(&key);
2915         cnt = umtxq_count(&key);
2916         nwake = umtxq_signal(&key, 1);
2917         if (cnt <= nwake) {
2918                 umtxq_unlock(&key);
2919                 error = suword32(
2920                     __DEVOLATILE(uint32_t *, &sem->_has_waiters), 0);
2921                 umtxq_lock(&key);
2922         }
2923         umtxq_unbusy(&key);
2924         umtxq_unlock(&key);
2925         umtx_key_release(&key);
2926         return (error);
2927 }
2928
2929 int
2930 _umtx_lock(struct thread *td, struct _umtx_lock_args *uap)
2931     /* struct umtx *umtx */
2932 {
2933         return _do_lock_umtx(td, uap->umtx, td->td_tid, 0);
2934 }
2935
2936 int
2937 _umtx_unlock(struct thread *td, struct _umtx_unlock_args *uap)
2938     /* struct umtx *umtx */
2939 {
2940         return do_unlock_umtx(td, uap->umtx, td->td_tid);
2941 }
2942
2943 static int
2944 __umtx_op_lock_umtx(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
2945 {
2946         struct timespec *ts, timeout;
2947         int error;
2948
2949         /* Allow a null timespec (wait forever). */
2950         if (uap->uaddr2 == NULL)
2951                 ts = NULL;
2952         else {
2953                 error = copyin(uap->uaddr2, &timeout, sizeof(timeout));
2954                 if (error != 0)
2955                         return (error);
2956                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
2957                     timeout.tv_nsec < 0) {
2958                         return (EINVAL);
2959                 }
2960                 ts = &timeout;
2961         }
2962         return (do_lock_umtx(td, uap->obj, uap->val, ts));
2963 }
2964
2965 static int
2966 __umtx_op_unlock_umtx(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
2967 {
2968         return (do_unlock_umtx(td, uap->obj, uap->val));
2969 }
2970
2971 static int
2972 __umtx_op_wait(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
2973 {
2974         struct timespec *ts, timeout;
2975         int error;
2976
2977         if (uap->uaddr2 == NULL)
2978                 ts = NULL;
2979         else {
2980                 error = copyin(uap->uaddr2, &timeout, sizeof(timeout));
2981                 if (error != 0)
2982                         return (error);
2983                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
2984                     timeout.tv_nsec < 0)
2985                         return (EINVAL);
2986                 ts = &timeout;
2987         }
2988         return do_wait(td, uap->obj, uap->val, ts, 0, 0);
2989 }
2990
2991 static int
2992 __umtx_op_wait_uint(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
2993 {
2994         struct timespec *ts, timeout;
2995         int error;
2996
2997         if (uap->uaddr2 == NULL)
2998                 ts = NULL;
2999         else {
3000                 error = copyin(uap->uaddr2, &timeout, sizeof(timeout));
3001                 if (error != 0)
3002                         return (error);
3003                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3004                     timeout.tv_nsec < 0)
3005                         return (EINVAL);
3006                 ts = &timeout;
3007         }
3008         return do_wait(td, uap->obj, uap->val, ts, 1, 0);
3009 }
3010
3011 static int
3012 __umtx_op_wait_uint_private(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3013 {
3014         struct timespec *ts, timeout;
3015         int error;
3016
3017         if (uap->uaddr2 == NULL)
3018                 ts = NULL;
3019         else {
3020                 error = copyin(uap->uaddr2, &timeout, sizeof(timeout));
3021                 if (error != 0)
3022                         return (error);
3023                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3024                     timeout.tv_nsec < 0)
3025                         return (EINVAL);
3026                 ts = &timeout;
3027         }
3028         return do_wait(td, uap->obj, uap->val, ts, 1, 1);
3029 }
3030
3031 static int
3032 __umtx_op_wake(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3033 {
3034         return (kern_umtx_wake(td, uap->obj, uap->val, 0));
3035 }
3036
3037 static int
3038 __umtx_op_wake_private(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3039 {
3040         return (kern_umtx_wake(td, uap->obj, uap->val, 1));
3041 }
3042
3043 static int
3044 __umtx_op_lock_umutex(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3045 {
3046         struct timespec *ts, timeout;
3047         int error;
3048
3049         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3050         if (uap->uaddr2 == NULL)
3051                 ts = NULL;
3052         else {
3053                 error = copyin(uap->uaddr2, &timeout,
3054                     sizeof(timeout));
3055                 if (error != 0)
3056                         return (error);
3057                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3058                     timeout.tv_nsec < 0) {
3059                         return (EINVAL);
3060                 }
3061                 ts = &timeout;
3062         }
3063         return do_lock_umutex(td, uap->obj, ts, 0);
3064 }
3065
3066 static int
3067 __umtx_op_trylock_umutex(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3068 {
3069         return do_lock_umutex(td, uap->obj, NULL, _UMUTEX_TRY);
3070 }
3071
3072 static int
3073 __umtx_op_wait_umutex(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3074 {
3075         struct timespec *ts, timeout;
3076         int error;
3077
3078         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3079         if (uap->uaddr2 == NULL)
3080                 ts = NULL;
3081         else {
3082                 error = copyin(uap->uaddr2, &timeout,
3083                     sizeof(timeout));
3084                 if (error != 0)
3085                         return (error);
3086                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3087                     timeout.tv_nsec < 0) {
3088                         return (EINVAL);
3089                 }
3090                 ts = &timeout;
3091         }
3092         return do_lock_umutex(td, uap->obj, ts, _UMUTEX_WAIT);
3093 }
3094
3095 static int
3096 __umtx_op_wake_umutex(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3097 {
3098         return do_wake_umutex(td, uap->obj);
3099 }
3100
3101 static int
3102 __umtx_op_unlock_umutex(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3103 {
3104         return do_unlock_umutex(td, uap->obj);
3105 }
3106
3107 static int
3108 __umtx_op_set_ceiling(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3109 {
3110         return do_set_ceiling(td, uap->obj, uap->val, uap->uaddr1);
3111 }
3112
3113 static int
3114 __umtx_op_cv_wait(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3115 {
3116         struct timespec *ts, timeout;
3117         int error;
3118
3119         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3120         if (uap->uaddr2 == NULL)
3121                 ts = NULL;
3122         else {
3123                 error = copyin(uap->uaddr2, &timeout,
3124                     sizeof(timeout));
3125                 if (error != 0)
3126                         return (error);
3127                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3128                     timeout.tv_nsec < 0) {
3129                         return (EINVAL);
3130                 }
3131                 ts = &timeout;
3132         }
3133         return (do_cv_wait(td, uap->obj, uap->uaddr1, ts, uap->val));
3134 }
3135
3136 static int
3137 __umtx_op_cv_signal(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3138 {
3139         return do_cv_signal(td, uap->obj);
3140 }
3141
3142 static int
3143 __umtx_op_cv_broadcast(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3144 {
3145         return do_cv_broadcast(td, uap->obj);
3146 }
3147
3148 static int
3149 __umtx_op_rw_rdlock(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3150 {
3151         struct timespec timeout;
3152         int error;
3153
3154         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3155         if (uap->uaddr2 == NULL) {
3156                 error = do_rw_rdlock(td, uap->obj, uap->val, 0);
3157         } else {
3158                 error = copyin(uap->uaddr2, &timeout,
3159                     sizeof(timeout));
3160                 if (error != 0)
3161                         return (error);
3162                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3163                     timeout.tv_nsec < 0) {
3164                         return (EINVAL);
3165                 }
3166                 error = do_rw_rdlock2(td, uap->obj, uap->val, &timeout);
3167         }
3168         return (error);
3169 }
3170
3171 static int
3172 __umtx_op_rw_wrlock(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3173 {
3174         struct timespec timeout;
3175         int error;
3176
3177         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3178         if (uap->uaddr2 == NULL) {
3179                 error = do_rw_wrlock(td, uap->obj, 0);
3180         } else {
3181                 error = copyin(uap->uaddr2, &timeout,
3182                     sizeof(timeout));
3183                 if (error != 0)
3184                         return (error);
3185                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3186                     timeout.tv_nsec < 0) {
3187                         return (EINVAL);
3188                 }
3189
3190                 error = do_rw_wrlock2(td, uap->obj, &timeout);
3191         }
3192         return (error);
3193 }
3194
3195 static int
3196 __umtx_op_rw_unlock(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3197 {
3198         return do_rw_unlock(td, uap->obj);
3199 }
3200
3201 static int
3202 __umtx_op_sem_wait(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3203 {
3204         struct timespec *ts, timeout;
3205         int error;
3206
3207         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3208         if (uap->uaddr2 == NULL)
3209                 ts = NULL;
3210         else {
3211                 error = copyin(uap->uaddr2, &timeout,
3212                     sizeof(timeout));
3213                 if (error != 0)
3214                         return (error);
3215                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3216                     timeout.tv_nsec < 0) {
3217                         return (EINVAL);
3218                 }
3219                 ts = &timeout;
3220         }
3221         return (do_sem_wait(td, uap->obj, ts));
3222 }
3223
3224 static int
3225 __umtx_op_sem_wake(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3226 {
3227         return do_sem_wake(td, uap->obj);
3228 }
3229
3230 typedef int (*_umtx_op_func)(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap);
3231
3232 static _umtx_op_func op_table[] = {
3233         __umtx_op_lock_umtx,            /* UMTX_OP_LOCK */
3234         __umtx_op_unlock_umtx,          /* UMTX_OP_UNLOCK */
3235         __umtx_op_wait,                 /* UMTX_OP_WAIT */
3236         __umtx_op_wake,                 /* UMTX_OP_WAKE */
3237         __umtx_op_trylock_umutex,       /* UMTX_OP_MUTEX_TRYLOCK */
3238         __umtx_op_lock_umutex,          /* UMTX_OP_MUTEX_LOCK */
3239         __umtx_op_unlock_umutex,        /* UMTX_OP_MUTEX_UNLOCK */
3240         __umtx_op_set_ceiling,          /* UMTX_OP_SET_CEILING */
3241         __umtx_op_cv_wait,              /* UMTX_OP_CV_WAIT*/
3242         __umtx_op_cv_signal,            /* UMTX_OP_CV_SIGNAL */
3243         __umtx_op_cv_broadcast,         /* UMTX_OP_CV_BROADCAST */
3244         __umtx_op_wait_uint,            /* UMTX_OP_WAIT_UINT */
3245         __umtx_op_rw_rdlock,            /* UMTX_OP_RW_RDLOCK */
3246         __umtx_op_rw_wrlock,            /* UMTX_OP_RW_WRLOCK */
3247         __umtx_op_rw_unlock,            /* UMTX_OP_RW_UNLOCK */
3248         __umtx_op_wait_uint_private,    /* UMTX_OP_WAIT_UINT_PRIVATE */
3249         __umtx_op_wake_private,         /* UMTX_OP_WAKE_PRIVATE */
3250         __umtx_op_wait_umutex,          /* UMTX_OP_UMUTEX_WAIT */
3251         __umtx_op_wake_umutex,          /* UMTX_OP_UMUTEX_WAKE */
3252         __umtx_op_sem_wait,             /* UMTX_OP_SEM_WAIT */
3253         __umtx_op_sem_wake              /* UMTX_OP_SEM_WAKE */
3254 };
3255
3256 int
3257 _umtx_op(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3258 {
3259         if ((unsigned)uap->op < UMTX_OP_MAX)
3260                 return (*op_table[uap->op])(td, uap);
3261         return (EINVAL);
3262 }
3263
3264 #ifdef COMPAT_IA32
3265 int
3266 freebsd32_umtx_lock(struct thread *td, struct freebsd32_umtx_lock_args *uap)
3267     /* struct umtx *umtx */
3268 {
3269         return (do_lock_umtx32(td, (uint32_t *)uap->umtx, td->td_tid, NULL));
3270 }
3271
3272 int
3273 freebsd32_umtx_unlock(struct thread *td, struct freebsd32_umtx_unlock_args *uap)
3274     /* struct umtx *umtx */
3275 {
3276         return (do_unlock_umtx32(td, (uint32_t *)uap->umtx, td->td_tid));
3277 }
3278
3279 struct timespec32 {
3280         u_int32_t tv_sec;
3281         u_int32_t tv_nsec;
3282 };
3283
3284 static inline int
3285 copyin_timeout32(void *addr, struct timespec *tsp)
3286 {
3287         struct timespec32 ts32;
3288         int error;
3289
3290         error = copyin(addr, &ts32, sizeof(struct timespec32));
3291         if (error == 0) {
3292                 tsp->tv_sec = ts32.tv_sec;
3293                 tsp->tv_nsec = ts32.tv_nsec;
3294         }
3295         return (error);
3296 }
3297
3298 static int
3299 __umtx_op_lock_umtx_compat32(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3300 {
3301         struct timespec *ts, timeout;
3302         int error;
3303
3304         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3305         if (uap->uaddr2 == NULL)
3306                 ts = NULL;
3307         else {
3308                 error = copyin_timeout32(uap->uaddr2, &timeout);
3309                 if (error != 0)
3310                         return (error);
3311                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3312                     timeout.tv_nsec < 0) {
3313                         return (EINVAL);
3314                 }
3315                 ts = &timeout;
3316         }
3317         return (do_lock_umtx32(td, uap->obj, uap->val, ts));
3318 }
3319
3320 static int
3321 __umtx_op_unlock_umtx_compat32(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3322 {
3323         return (do_unlock_umtx32(td, uap->obj, (uint32_t)uap->val));
3324 }
3325
3326 static int
3327 __umtx_op_wait_compat32(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3328 {
3329         struct timespec *ts, timeout;
3330         int error;
3331
3332         if (uap->uaddr2 == NULL)
3333                 ts = NULL;
3334         else {
3335                 error = copyin_timeout32(uap->uaddr2, &timeout);
3336                 if (error != 0)
3337                         return (error);
3338                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3339                     timeout.tv_nsec < 0)
3340                         return (EINVAL);
3341                 ts = &timeout;
3342         }
3343         return do_wait(td, uap->obj, uap->val, ts, 1, 0);
3344 }
3345
3346 static int
3347 __umtx_op_lock_umutex_compat32(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3348 {
3349         struct timespec *ts, timeout;
3350         int error;
3351
3352         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3353         if (uap->uaddr2 == NULL)
3354                 ts = NULL;
3355         else {
3356                 error = copyin_timeout32(uap->uaddr2, &timeout);
3357                 if (error != 0)
3358                         return (error);
3359                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3360                     timeout.tv_nsec < 0)
3361                         return (EINVAL);
3362                 ts = &timeout;
3363         }
3364         return do_lock_umutex(td, uap->obj, ts, 0);
3365 }
3366
3367 static int
3368 __umtx_op_wait_umutex_compat32(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3369 {
3370         struct timespec *ts, timeout;
3371         int error;
3372
3373         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3374         if (uap->uaddr2 == NULL)
3375                 ts = NULL;
3376         else {
3377                 error = copyin_timeout32(uap->uaddr2, &timeout);
3378                 if (error != 0)
3379                         return (error);
3380                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3381                     timeout.tv_nsec < 0)
3382                         return (EINVAL);
3383                 ts = &timeout;
3384         }
3385         return do_lock_umutex(td, uap->obj, ts, _UMUTEX_WAIT);
3386 }
3387
3388 static int
3389 __umtx_op_cv_wait_compat32(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3390 {
3391         struct timespec *ts, timeout;
3392         int error;
3393
3394         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3395         if (uap->uaddr2 == NULL)
3396                 ts = NULL;
3397         else {
3398                 error = copyin_timeout32(uap->uaddr2, &timeout);
3399                 if (error != 0)
3400                         return (error);
3401                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3402                     timeout.tv_nsec < 0)
3403                         return (EINVAL);
3404                 ts = &timeout;
3405         }
3406         return (do_cv_wait(td, uap->obj, uap->uaddr1, ts, uap->val));
3407 }
3408
3409 static int
3410 __umtx_op_rw_rdlock_compat32(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3411 {
3412         struct timespec timeout;
3413         int error;
3414
3415         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3416         if (uap->uaddr2 == NULL) {
3417                 error = do_rw_rdlock(td, uap->obj, uap->val, 0);
3418         } else {
3419                 error = copyin(uap->uaddr2, &timeout,
3420                     sizeof(timeout));
3421                 if (error != 0)
3422                         return (error);
3423                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3424                     timeout.tv_nsec < 0) {
3425                         return (EINVAL);
3426                 }
3427                 error = do_rw_rdlock2(td, uap->obj, uap->val, &timeout);
3428         }
3429         return (error);
3430 }
3431
3432 static int
3433 __umtx_op_rw_wrlock_compat32(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3434 {
3435         struct timespec timeout;
3436         int error;
3437
3438         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3439         if (uap->uaddr2 == NULL) {
3440                 error = do_rw_wrlock(td, uap->obj, 0);
3441         } else {
3442                 error = copyin_timeout32(uap->uaddr2, &timeout);
3443                 if (error != 0)
3444                         return (error);
3445                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3446                     timeout.tv_nsec < 0) {
3447                         return (EINVAL);
3448                 }
3449
3450                 error = do_rw_wrlock2(td, uap->obj, &timeout);
3451         }
3452         return (error);
3453 }
3454
3455 static int
3456 __umtx_op_wait_uint_private_compat32(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3457 {
3458         struct timespec *ts, timeout;
3459         int error;
3460
3461         if (uap->uaddr2 == NULL)
3462                 ts = NULL;
3463         else {
3464                 error = copyin_timeout32(uap->uaddr2, &timeout);
3465                 if (error != 0)
3466                         return (error);
3467                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3468                     timeout.tv_nsec < 0)
3469                         return (EINVAL);
3470                 ts = &timeout;
3471         }
3472         return do_wait(td, uap->obj, uap->val, ts, 1, 1);
3473 }
3474
3475 static int
3476 __umtx_op_sem_wait_compat32(struct thread *td, struct _umtx_op_args *uap)
3477 {
3478         struct timespec *ts, timeout;
3479         int error;
3480
3481         /* Allow a null timespec (wait forever). */
3482         if (uap->uaddr2 == NULL)
3483                 ts = NULL;
3484         else {
3485                 error = copyin_timeout32(uap->uaddr2, &timeout);
3486                 if (error != 0)
3487                         return (error);
3488                 if (timeout.tv_nsec >= 1000000000 ||
3489                     timeout.tv_nsec < 0)
3490                         return (EINVAL);
3491                 ts = &timeout;
3492         }
3493         return (do_sem_wait(td, uap->obj, ts));
3494 }
3495
3496 static _umtx_op_func op_table_compat32[] = {
3497         __umtx_op_lock_umtx_compat32,   /* UMTX_OP_LOCK */
3498         __umtx_op_unlock_umtx_compat32, /* UMTX_OP_UNLOCK */
3499         __umtx_op_wait_compat32,        /* UMTX_OP_WAIT */
3500         __umtx_op_wake,                 /* UMTX_OP_WAKE */
3501         __umtx_op_trylock_umutex,       /* UMTX_OP_MUTEX_LOCK */
3502         __umtx_op_lock_umutex_compat32, /* UMTX_OP_MUTEX_TRYLOCK */
3503         __umtx_op_unlock_umutex,        /* UMTX_OP_MUTEX_UNLOCK */
3504         __umtx_op_set_ceiling,          /* UMTX_OP_SET_CEILING */
3505         __umtx_op_cv_wait_compat32,     /* UMTX_OP_CV_WAIT*/
3506         __umtx_op_cv_signal,            /* UMTX_OP_CV_SIGNAL */
3507         __umtx_op_cv_broadcast,         /* UMTX_OP_CV_BROADCAST */
3508         __umtx_op_wait_compat32,        /* UMTX_OP_WAIT_UINT */
3509         __umtx_op_rw_rdlock_compat32,   /* UMTX_OP_RW_RDLOCK */
3510         __umtx_op_rw_wrlock_compat32,   /* UMTX_OP_RW_WRLOCK */
3511         __umtx_op_rw_unlock,            /* UMTX_OP_RW_UNLOCK */
3512         __umtx_op_wait_uint_private_compat32,   /* UMTX_OP_WAIT_UINT_PRIVATE */
3513         __umtx_op_wake_private,         /* UMTX_OP_WAKE_PRIVATE */
3514         __umtx_op_wait_umutex_compat32, /* UMTX_OP_UMUTEX_WAIT */
3515         __umtx_op_wake_umutex,          /* UMTX_OP_UMUTEX_WAKE */
3516         __umtx_op_sem_wait_compat32,    /* UMTX_OP_SEM_WAIT */
3517         __umtx_op_sem_wake              /* UMTX_OP_SEM_WAKE */
3518 };
3519
3520 int
3521 freebsd32_umtx_op(struct thread *td, struct freebsd32_umtx_op_args *uap)
3522 {
3523         if ((unsigned)uap->op < UMTX_OP_MAX)
3524                 return (*op_table_compat32[uap->op])(td,
3525                         (struct _umtx_op_args *)uap);
3526         return (EINVAL);
3527 }
3528 #endif
3529
3530 void
3531 umtx_thread_init(struct thread *td)
3532 {
3533         td->td_umtxq = umtxq_alloc();
3534         td->td_umtxq->uq_thread = td;
3535 }
3536
3537 void
3538 umtx_thread_fini(struct thread *td)
3539 {
3540         umtxq_free(td->td_umtxq);
3541 }
3542
3543 /*
3544  * It will be called when new thread is created, e.g fork().
3545  */
3546 void
3547 umtx_thread_alloc(struct thread *td)
3548 {
3549         struct umtx_q *uq;
3550
3551         uq = td->td_umtxq;
3552         uq->uq_inherited_pri = PRI_MAX;
3553
3554         KASSERT(uq->uq_flags == 0, ("uq_flags != 0"));
3555         KASSERT(uq->uq_thread == td, ("uq_thread != td"));
3556         KASSERT(uq->uq_pi_blocked == NULL, ("uq_pi_blocked != NULL"));
3557         KASSERT(TAILQ_EMPTY(&uq->uq_pi_contested), ("uq_pi_contested is not empty"));
3558 }
3559
3560 /*
3561  * exec() hook.
3562  */
3563 static void
3564 umtx_exec_hook(void *arg __unused, struct proc *p __unused,
3565         struct image_params *imgp __unused)
3566 {
3567         umtx_thread_cleanup(curthread);
3568 }
3569
3570 /*
3571  * thread_exit() hook.
3572  */
3573 void
3574 umtx_thread_exit(struct thread *td)
3575 {
3576         umtx_thread_cleanup(td);
3577 }
3578
3579 /*
3580  * clean up umtx data.
3581  */
3582 static void
3583 umtx_thread_cleanup(struct thread *td)
3584 {
3585         struct umtx_q *uq;
3586         struct umtx_pi *pi;
3587
3588         if ((uq = td->td_umtxq) == NULL)
3589                 return;
3590
3591         mtx_lock_spin(&umtx_lock);
3592         uq->uq_inherited_pri = PRI_MAX;
3593         while ((pi = TAILQ_FIRST(&uq->uq_pi_contested)) != NULL) {
3594                 pi->pi_owner = NULL;
3595                 TAILQ_REMOVE(&uq->uq_pi_contested, pi, pi_link);
3596         }
3597         thread_lock(td);
3598         td->td_flags &= ~TDF_UBORROWING;
3599         thread_unlock(td);
3600         mtx_unlock_spin(&umtx_lock);
3601 }