epoll: fix some comments
[safe/jmp/linux-2.6] / fs / eventpoll.c
1 /*
2  *  fs/eventpoll.c (Efficent event polling implementation)
3  *  Copyright (C) 2001,...,2007  Davide Libenzi
4  *
5  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
7  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
8  *  (at your option) any later version.
9  *
10  *  Davide Libenzi <davidel@xmailserver.org>
11  *
12  */
13
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/sched.h>
17 #include <linux/fs.h>
18 #include <linux/file.h>
19 #include <linux/signal.h>
20 #include <linux/errno.h>
21 #include <linux/mm.h>
22 #include <linux/slab.h>
23 #include <linux/poll.h>
24 #include <linux/string.h>
25 #include <linux/list.h>
26 #include <linux/hash.h>
27 #include <linux/spinlock.h>
28 #include <linux/syscalls.h>
29 #include <linux/rbtree.h>
30 #include <linux/wait.h>
31 #include <linux/eventpoll.h>
32 #include <linux/mount.h>
33 #include <linux/bitops.h>
34 #include <linux/mutex.h>
35 #include <linux/anon_inodes.h>
36 #include <asm/uaccess.h>
37 #include <asm/system.h>
38 #include <asm/io.h>
39 #include <asm/mman.h>
40 #include <asm/atomic.h>
41
42 /*
43  * LOCKING:
44  * There are three level of locking required by epoll :
45  *
46  * 1) epmutex (mutex)
47  * 2) ep->mtx (mutex)
48  * 3) ep->lock (spinlock)
49  *
50  * The acquire order is the one listed above, from 1 to 3.
51  * We need a spinlock (ep->lock) because we manipulate objects
52  * from inside the poll callback, that might be triggered from
53  * a wake_up() that in turn might be called from IRQ context.
54  * So we can't sleep inside the poll callback and hence we need
55  * a spinlock. During the event transfer loop (from kernel to
56  * user space) we could end up sleeping due a copy_to_user(), so
57  * we need a lock that will allow us to sleep. This lock is a
58  * mutex (ep->mtx). It is acquired during the event transfer loop,
59  * during epoll_ctl(EPOLL_CTL_DEL) and during eventpoll_release_file().
60  * Then we also need a global mutex to serialize eventpoll_release_file()
61  * and ep_free().
62  * This mutex is acquired by ep_free() during the epoll file
63  * cleanup path and it is also acquired by eventpoll_release_file()
64  * if a file has been pushed inside an epoll set and it is then
65  * close()d without a previous call toepoll_ctl(EPOLL_CTL_DEL).
66  * It is possible to drop the "ep->mtx" and to use the global
67  * mutex "epmutex" (together with "ep->lock") to have it working,
68  * but having "ep->mtx" will make the interface more scalable.
69  * Events that require holding "epmutex" are very rare, while for
70  * normal operations the epoll private "ep->mtx" will guarantee
71  * a better scalability.
72  */
73
74 #define DEBUG_EPOLL 0
75
76 #if DEBUG_EPOLL > 0
77 #define DPRINTK(x) printk x
78 #define DNPRINTK(n, x) do { if ((n) <= DEBUG_EPOLL) printk x; } while (0)
79 #else /* #if DEBUG_EPOLL > 0 */
80 #define DPRINTK(x) (void) 0
81 #define DNPRINTK(n, x) (void) 0
82 #endif /* #if DEBUG_EPOLL > 0 */
83
84 #define DEBUG_EPI 0
85
86 #if DEBUG_EPI != 0
87 #define EPI_SLAB_DEBUG (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE /* | SLAB_POISON */)
88 #else /* #if DEBUG_EPI != 0 */
89 #define EPI_SLAB_DEBUG 0
90 #endif /* #if DEBUG_EPI != 0 */
91
92 /* Epoll private bits inside the event mask */
93 #define EP_PRIVATE_BITS (EPOLLONESHOT | EPOLLET)
94
95 /* Maximum number of poll wake up nests we are allowing */
96 #define EP_MAX_POLLWAKE_NESTS 4
97
98 /* Maximum msec timeout value storeable in a long int */
99 #define EP_MAX_MSTIMEO min(1000ULL * MAX_SCHEDULE_TIMEOUT / HZ, (LONG_MAX - 999ULL) / HZ)
100
101 #define EP_MAX_EVENTS (INT_MAX / sizeof(struct epoll_event))
102
103 #define EP_UNACTIVE_PTR ((void *) -1L)
104
105 struct epoll_filefd {
106         struct file *file;
107         int fd;
108 };
109
110 /*
111  * Node that is linked into the "wake_task_list" member of the "struct poll_safewake".
112  * It is used to keep track on all tasks that are currently inside the wake_up() code
113  * to 1) short-circuit the one coming from the same task and same wait queue head
114  * (loop) 2) allow a maximum number of epoll descriptors inclusion nesting
115  * 3) let go the ones coming from other tasks.
116  */
117 struct wake_task_node {
118         struct list_head llink;
119         struct task_struct *task;
120         wait_queue_head_t *wq;
121 };
122
123 /*
124  * This is used to implement the safe poll wake up avoiding to reenter
125  * the poll callback from inside wake_up().
126  */
127 struct poll_safewake {
128         struct list_head wake_task_list;
129         spinlock_t lock;
130 };
131
132 /*
133  * Each file descriptor added to the eventpoll interface will
134  * have an entry of this type linked to the "rbr" RB tree.
135  */
136 struct epitem {
137         /* RB tree node used to link this structure to the eventpoll RB tree */
138         struct rb_node rbn;
139
140         /* List header used to link this structure to the eventpoll ready list */
141         struct list_head rdllink;
142
143         /*
144          * Works together "struct eventpoll"->ovflist in keeping the
145          * single linked chain of items.
146          */
147         struct epitem *next;
148
149         /* The file descriptor information this item refers to */
150         struct epoll_filefd ffd;
151
152         /* Number of active wait queue attached to poll operations */
153         int nwait;
154
155         /* List containing poll wait queues */
156         struct list_head pwqlist;
157
158         /* The "container" of this item */
159         struct eventpoll *ep;
160
161         /* List header used to link this item to the "struct file" items list */
162         struct list_head fllink;
163
164         /* The structure that describe the interested events and the source fd */
165         struct epoll_event event;
166 };
167
168 /*
169  * This structure is stored inside the "private_data" member of the file
170  * structure and rapresent the main data sructure for the eventpoll
171  * interface.
172  */
173 struct eventpoll {
174         /* Protect the this structure access */
175         spinlock_t lock;
176
177         /*
178          * This mutex is used to ensure that files are not removed
179          * while epoll is using them. This is held during the event
180          * collection loop, the file cleanup path, the epoll file exit
181          * code and the ctl operations.
182          */
183         struct mutex mtx;
184
185         /* Wait queue used by sys_epoll_wait() */
186         wait_queue_head_t wq;
187
188         /* Wait queue used by file->poll() */
189         wait_queue_head_t poll_wait;
190
191         /* List of ready file descriptors */
192         struct list_head rdllist;
193
194         /* RB tree root used to store monitored fd structs */
195         struct rb_root rbr;
196
197         /*
198          * This is a single linked list that chains all the "struct epitem" that
199          * happened while transfering ready events to userspace w/out
200          * holding ->lock.
201          */
202         struct epitem *ovflist;
203 };
204
205 /* Wait structure used by the poll hooks */
206 struct eppoll_entry {
207         /* List header used to link this structure to the "struct epitem" */
208         struct list_head llink;
209
210         /* The "base" pointer is set to the container "struct epitem" */
211         void *base;
212
213         /*
214          * Wait queue item that will be linked to the target file wait
215          * queue head.
216          */
217         wait_queue_t wait;
218
219         /* The wait queue head that linked the "wait" wait queue item */
220         wait_queue_head_t *whead;
221 };
222
223 /* Wrapper struct used by poll queueing */
224 struct ep_pqueue {
225         poll_table pt;
226         struct epitem *epi;
227 };
228
229 /*
230  * This mutex is used to serialize ep_free() and eventpoll_release_file().
231  */
232 static struct mutex epmutex;
233
234 /* Safe wake up implementation */
235 static struct poll_safewake psw;
236
237 /* Slab cache used to allocate "struct epitem" */
238 static struct kmem_cache *epi_cache __read_mostly;
239
240 /* Slab cache used to allocate "struct eppoll_entry" */
241 static struct kmem_cache *pwq_cache __read_mostly;
242
243
244 /* Setup the structure that is used as key for the RB tree */
245 static inline void ep_set_ffd(struct epoll_filefd *ffd,
246                               struct file *file, int fd)
247 {
248         ffd->file = file;
249         ffd->fd = fd;
250 }
251
252 /* Compare RB tree keys */
253 static inline int ep_cmp_ffd(struct epoll_filefd *p1,
254                              struct epoll_filefd *p2)
255 {
256         return (p1->file > p2->file ? +1:
257                 (p1->file < p2->file ? -1 : p1->fd - p2->fd));
258 }
259
260 /* Special initialization for the RB tree node to detect linkage */
261 static inline void ep_rb_initnode(struct rb_node *n)
262 {
263         rb_set_parent(n, n);
264 }
265
266 /* Removes a node from the RB tree and marks it for a fast is-linked check */
267 static inline void ep_rb_erase(struct rb_node *n, struct rb_root *r)
268 {
269         rb_erase(n, r);
270         rb_set_parent(n, n);
271 }
272
273 /* Fast check to verify that the item is linked to the main RB tree */
274 static inline int ep_rb_linked(struct rb_node *n)
275 {
276         return rb_parent(n) != n;
277 }
278
279 /* Tells us if the item is currently linked */
280 static inline int ep_is_linked(struct list_head *p)
281 {
282         return !list_empty(p);
283 }
284
285 /* Get the "struct epitem" from a wait queue pointer */
286 static inline struct epitem * ep_item_from_wait(wait_queue_t *p)
287 {
288         return container_of(p, struct eppoll_entry, wait)->base;
289 }
290
291 /* Get the "struct epitem" from an epoll queue wrapper */
292 static inline struct epitem * ep_item_from_epqueue(poll_table *p)
293 {
294         return container_of(p, struct ep_pqueue, pt)->epi;
295 }
296
297 /* Tells if the epoll_ctl(2) operation needs an event copy from userspace */
298 static inline int ep_op_has_event(int op)
299 {
300         return op != EPOLL_CTL_DEL;
301 }
302
303 /* Initialize the poll safe wake up structure */
304 static void ep_poll_safewake_init(struct poll_safewake *psw)
305 {
306
307         INIT_LIST_HEAD(&psw->wake_task_list);
308         spin_lock_init(&psw->lock);
309 }
310
311 /*
312  * Perform a safe wake up of the poll wait list. The problem is that
313  * with the new callback'd wake up system, it is possible that the
314  * poll callback is reentered from inside the call to wake_up() done
315  * on the poll wait queue head. The rule is that we cannot reenter the
316  * wake up code from the same task more than EP_MAX_POLLWAKE_NESTS times,
317  * and we cannot reenter the same wait queue head at all. This will
318  * enable to have a hierarchy of epoll file descriptor of no more than
319  * EP_MAX_POLLWAKE_NESTS deep. We need the irq version of the spin lock
320  * because this one gets called by the poll callback, that in turn is called
321  * from inside a wake_up(), that might be called from irq context.
322  */
323 static void ep_poll_safewake(struct poll_safewake *psw, wait_queue_head_t *wq)
324 {
325         int wake_nests = 0;
326         unsigned long flags;
327         struct task_struct *this_task = current;
328         struct list_head *lsthead = &psw->wake_task_list, *lnk;
329         struct wake_task_node *tncur;
330         struct wake_task_node tnode;
331
332         spin_lock_irqsave(&psw->lock, flags);
333
334         /* Try to see if the current task is already inside this wakeup call */
335         list_for_each(lnk, lsthead) {
336                 tncur = list_entry(lnk, struct wake_task_node, llink);
337
338                 if (tncur->wq == wq ||
339                     (tncur->task == this_task && ++wake_nests > EP_MAX_POLLWAKE_NESTS)) {
340                         /*
341                          * Ops ... loop detected or maximum nest level reached.
342                          * We abort this wake by breaking the cycle itself.
343                          */
344                         spin_unlock_irqrestore(&psw->lock, flags);
345                         return;
346                 }
347         }
348
349         /* Add the current task to the list */
350         tnode.task = this_task;
351         tnode.wq = wq;
352         list_add(&tnode.llink, lsthead);
353
354         spin_unlock_irqrestore(&psw->lock, flags);
355
356         /* Do really wake up now */
357         wake_up(wq);
358
359         /* Remove the current task from the list */
360         spin_lock_irqsave(&psw->lock, flags);
361         list_del(&tnode.llink);
362         spin_unlock_irqrestore(&psw->lock, flags);
363 }
364
365 /*
366  * This function unregister poll callbacks from the associated file descriptor.
367  * Since this must be called without holding "ep->lock" the atomic exchange trick
368  * will protect us from multiple unregister.
369  */
370 static void ep_unregister_pollwait(struct eventpoll *ep, struct epitem *epi)
371 {
372         int nwait;
373         struct list_head *lsthead = &epi->pwqlist;
374         struct eppoll_entry *pwq;
375
376         /* This is called without locks, so we need the atomic exchange */
377         nwait = xchg(&epi->nwait, 0);
378
379         if (nwait) {
380                 while (!list_empty(lsthead)) {
381                         pwq = list_first_entry(lsthead, struct eppoll_entry, llink);
382
383                         list_del_init(&pwq->llink);
384                         remove_wait_queue(pwq->whead, &pwq->wait);
385                         kmem_cache_free(pwq_cache, pwq);
386                 }
387         }
388 }
389
390 /*
391  * Removes a "struct epitem" from the eventpoll RB tree and deallocates
392  * all the associated resources. Must be called with "mtx" held.
393  */
394 static int ep_remove(struct eventpoll *ep, struct epitem *epi)
395 {
396         unsigned long flags;
397         struct file *file = epi->ffd.file;
398
399         /*
400          * Removes poll wait queue hooks. We _have_ to do this without holding
401          * the "ep->lock" otherwise a deadlock might occur. This because of the
402          * sequence of the lock acquisition. Here we do "ep->lock" then the wait
403          * queue head lock when unregistering the wait queue. The wakeup callback
404          * will run by holding the wait queue head lock and will call our callback
405          * that will try to get "ep->lock".
406          */
407         ep_unregister_pollwait(ep, epi);
408
409         /* Remove the current item from the list of epoll hooks */
410         spin_lock(&file->f_ep_lock);
411         if (ep_is_linked(&epi->fllink))
412                 list_del_init(&epi->fllink);
413         spin_unlock(&file->f_ep_lock);
414
415         if (ep_rb_linked(&epi->rbn))
416                 ep_rb_erase(&epi->rbn, &ep->rbr);
417
418         spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
419         if (ep_is_linked(&epi->rdllink))
420                 list_del_init(&epi->rdllink);
421         spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
422
423         /* At this point it is safe to free the eventpoll item */
424         kmem_cache_free(epi_cache, epi);
425
426         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: ep_remove(%p, %p)\n",
427                      current, ep, file));
428
429         return 0;
430 }
431
432 static void ep_free(struct eventpoll *ep)
433 {
434         struct rb_node *rbp;
435         struct epitem *epi;
436
437         /* We need to release all tasks waiting for these file */
438         if (waitqueue_active(&ep->poll_wait))
439                 ep_poll_safewake(&psw, &ep->poll_wait);
440
441         /*
442          * We need to lock this because we could be hit by
443          * eventpoll_release_file() while we're freeing the "struct eventpoll".
444          * We do not need to hold "ep->mtx" here because the epoll file
445          * is on the way to be removed and no one has references to it
446          * anymore. The only hit might come from eventpoll_release_file() but
447          * holding "epmutex" is sufficent here.
448          */
449         mutex_lock(&epmutex);
450
451         /*
452          * Walks through the whole tree by unregistering poll callbacks.
453          */
454         for (rbp = rb_first(&ep->rbr); rbp; rbp = rb_next(rbp)) {
455                 epi = rb_entry(rbp, struct epitem, rbn);
456
457                 ep_unregister_pollwait(ep, epi);
458         }
459
460         /*
461          * Walks through the whole tree by freeing each "struct epitem". At this
462          * point we are sure no poll callbacks will be lingering around, and also by
463          * holding "epmutex" we can be sure that no file cleanup code will hit
464          * us during this operation. So we can avoid the lock on "ep->lock".
465          */
466         while ((rbp = rb_first(&ep->rbr)) != 0) {
467                 epi = rb_entry(rbp, struct epitem, rbn);
468                 ep_remove(ep, epi);
469         }
470
471         mutex_unlock(&epmutex);
472
473         mutex_destroy(&ep->mtx);
474 }
475
476 static int ep_eventpoll_release(struct inode *inode, struct file *file)
477 {
478         struct eventpoll *ep = file->private_data;
479
480         if (ep) {
481                 ep_free(ep);
482                 kfree(ep);
483         }
484
485         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: close() ep=%p\n", current, ep));
486         return 0;
487 }
488
489 static unsigned int ep_eventpoll_poll(struct file *file, poll_table *wait)
490 {
491         unsigned int pollflags = 0;
492         unsigned long flags;
493         struct eventpoll *ep = file->private_data;
494
495         /* Insert inside our poll wait queue */
496         poll_wait(file, &ep->poll_wait, wait);
497
498         /* Check our condition */
499         spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
500         if (!list_empty(&ep->rdllist))
501                 pollflags = POLLIN | POLLRDNORM;
502         spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
503
504         return pollflags;
505 }
506
507 /* File callbacks that implement the eventpoll file behaviour */
508 static const struct file_operations eventpoll_fops = {
509         .release        = ep_eventpoll_release,
510         .poll           = ep_eventpoll_poll
511 };
512
513 /* Fast test to see if the file is an evenpoll file */
514 static inline int is_file_epoll(struct file *f)
515 {
516         return f->f_op == &eventpoll_fops;
517 }
518
519 /*
520  * This is called from eventpoll_release() to unlink files from the eventpoll
521  * interface. We need to have this facility to cleanup correctly files that are
522  * closed without being removed from the eventpoll interface.
523  */
524 void eventpoll_release_file(struct file *file)
525 {
526         struct list_head *lsthead = &file->f_ep_links;
527         struct eventpoll *ep;
528         struct epitem *epi;
529
530         /*
531          * We don't want to get "file->f_ep_lock" because it is not
532          * necessary. It is not necessary because we're in the "struct file"
533          * cleanup path, and this means that noone is using this file anymore.
534          * So, for example, epoll_ctl() cannot hit here sicne if we reach this
535          * point, the file counter already went to zero and fget() would fail.
536          * The only hit might come from ep_free() but by holding the mutex
537          * will correctly serialize the operation. We do need to acquire
538          * "ep->mtx" after "epmutex" because ep_remove() requires it when called
539          * from anywhere but ep_free().
540          */
541         mutex_lock(&epmutex);
542
543         while (!list_empty(lsthead)) {
544                 epi = list_first_entry(lsthead, struct epitem, fllink);
545
546                 ep = epi->ep;
547                 list_del_init(&epi->fllink);
548                 mutex_lock(&ep->mtx);
549                 ep_remove(ep, epi);
550                 mutex_unlock(&ep->mtx);
551         }
552
553         mutex_unlock(&epmutex);
554 }
555
556 static int ep_alloc(struct eventpoll **pep)
557 {
558         struct eventpoll *ep = kzalloc(sizeof(*ep), GFP_KERNEL);
559
560         if (!ep)
561                 return -ENOMEM;
562
563         spin_lock_init(&ep->lock);
564         mutex_init(&ep->mtx);
565         init_waitqueue_head(&ep->wq);
566         init_waitqueue_head(&ep->poll_wait);
567         INIT_LIST_HEAD(&ep->rdllist);
568         ep->rbr = RB_ROOT;
569         ep->ovflist = EP_UNACTIVE_PTR;
570
571         *pep = ep;
572
573         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: ep_alloc() ep=%p\n",
574                      current, ep));
575         return 0;
576 }
577
578 /*
579  * Search the file inside the eventpoll tree. The RB tree operations
580  * are protected by the "mtx" mutex, and ep_find() must be called with
581  * "mtx" held.
582  */
583 static struct epitem *ep_find(struct eventpoll *ep, struct file *file, int fd)
584 {
585         int kcmp;
586         struct rb_node *rbp;
587         struct epitem *epi, *epir = NULL;
588         struct epoll_filefd ffd;
589
590         ep_set_ffd(&ffd, file, fd);
591         for (rbp = ep->rbr.rb_node; rbp; ) {
592                 epi = rb_entry(rbp, struct epitem, rbn);
593                 kcmp = ep_cmp_ffd(&ffd, &epi->ffd);
594                 if (kcmp > 0)
595                         rbp = rbp->rb_right;
596                 else if (kcmp < 0)
597                         rbp = rbp->rb_left;
598                 else {
599                         epir = epi;
600                         break;
601                 }
602         }
603
604         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: ep_find(%p) -> %p\n",
605                      current, file, epir));
606
607         return epir;
608 }
609
610 /*
611  * This is the callback that is passed to the wait queue wakeup
612  * machanism. It is called by the stored file descriptors when they
613  * have events to report.
614  */
615 static int ep_poll_callback(wait_queue_t *wait, unsigned mode, int sync, void *key)
616 {
617         int pwake = 0;
618         unsigned long flags;
619         struct epitem *epi = ep_item_from_wait(wait);
620         struct eventpoll *ep = epi->ep;
621
622         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: poll_callback(%p) epi=%p ep=%p\n",
623                      current, epi->ffd.file, epi, ep));
624
625         spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
626
627         /*
628          * If the event mask does not contain any poll(2) event, we consider the
629          * descriptor to be disabled. This condition is likely the effect of the
630          * EPOLLONESHOT bit that disables the descriptor when an event is received,
631          * until the next EPOLL_CTL_MOD will be issued.
632          */
633         if (!(epi->event.events & ~EP_PRIVATE_BITS))
634                 goto out_unlock;
635
636         /*
637          * If we are trasfering events to userspace, we can hold no locks
638          * (because we're accessing user memory, and because of linux f_op->poll()
639          * semantics). All the events that happens during that period of time are
640          * chained in ep->ovflist and requeued later on.
641          */
642         if (unlikely(ep->ovflist != EP_UNACTIVE_PTR)) {
643                 if (epi->next == EP_UNACTIVE_PTR) {
644                         epi->next = ep->ovflist;
645                         ep->ovflist = epi;
646                 }
647                 goto out_unlock;
648         }
649
650         /* If this file is already in the ready list we exit soon */
651         if (ep_is_linked(&epi->rdllink))
652                 goto is_linked;
653
654         list_add_tail(&epi->rdllink, &ep->rdllist);
655
656 is_linked:
657         /*
658          * Wake up ( if active ) both the eventpoll wait list and the ->poll()
659          * wait list.
660          */
661         if (waitqueue_active(&ep->wq))
662                 __wake_up_locked(&ep->wq, TASK_UNINTERRUPTIBLE |
663                                  TASK_INTERRUPTIBLE);
664         if (waitqueue_active(&ep->poll_wait))
665                 pwake++;
666
667 out_unlock:
668         spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
669
670         /* We have to call this outside the lock */
671         if (pwake)
672                 ep_poll_safewake(&psw, &ep->poll_wait);
673
674         return 1;
675 }
676
677 /*
678  * This is the callback that is used to add our wait queue to the
679  * target file wakeup lists.
680  */
681 static void ep_ptable_queue_proc(struct file *file, wait_queue_head_t *whead,
682                                  poll_table *pt)
683 {
684         struct epitem *epi = ep_item_from_epqueue(pt);
685         struct eppoll_entry *pwq;
686
687         if (epi->nwait >= 0 && (pwq = kmem_cache_alloc(pwq_cache, GFP_KERNEL))) {
688                 init_waitqueue_func_entry(&pwq->wait, ep_poll_callback);
689                 pwq->whead = whead;
690                 pwq->base = epi;
691                 add_wait_queue(whead, &pwq->wait);
692                 list_add_tail(&pwq->llink, &epi->pwqlist);
693                 epi->nwait++;
694         } else {
695                 /* We have to signal that an error occurred */
696                 epi->nwait = -1;
697         }
698 }
699
700 static void ep_rbtree_insert(struct eventpoll *ep, struct epitem *epi)
701 {
702         int kcmp;
703         struct rb_node **p = &ep->rbr.rb_node, *parent = NULL;
704         struct epitem *epic;
705
706         while (*p) {
707                 parent = *p;
708                 epic = rb_entry(parent, struct epitem, rbn);
709                 kcmp = ep_cmp_ffd(&epi->ffd, &epic->ffd);
710                 if (kcmp > 0)
711                         p = &parent->rb_right;
712                 else
713                         p = &parent->rb_left;
714         }
715         rb_link_node(&epi->rbn, parent, p);
716         rb_insert_color(&epi->rbn, &ep->rbr);
717 }
718
719 /*
720  * Must be called with "mtx" held.
721  */
722 static int ep_insert(struct eventpoll *ep, struct epoll_event *event,
723                      struct file *tfile, int fd)
724 {
725         int error, revents, pwake = 0;
726         unsigned long flags;
727         struct epitem *epi;
728         struct ep_pqueue epq;
729
730         error = -ENOMEM;
731         if (!(epi = kmem_cache_alloc(epi_cache, GFP_KERNEL)))
732                 goto error_return;
733
734         /* Item initialization follow here ... */
735         ep_rb_initnode(&epi->rbn);
736         INIT_LIST_HEAD(&epi->rdllink);
737         INIT_LIST_HEAD(&epi->fllink);
738         INIT_LIST_HEAD(&epi->pwqlist);
739         epi->ep = ep;
740         ep_set_ffd(&epi->ffd, tfile, fd);
741         epi->event = *event;
742         epi->nwait = 0;
743         epi->next = EP_UNACTIVE_PTR;
744
745         /* Initialize the poll table using the queue callback */
746         epq.epi = epi;
747         init_poll_funcptr(&epq.pt, ep_ptable_queue_proc);
748
749         /*
750          * Attach the item to the poll hooks and get current event bits.
751          * We can safely use the file* here because its usage count has
752          * been increased by the caller of this function. Note that after
753          * this operation completes, the poll callback can start hitting
754          * the new item.
755          */
756         revents = tfile->f_op->poll(tfile, &epq.pt);
757
758         /*
759          * We have to check if something went wrong during the poll wait queue
760          * install process. Namely an allocation for a wait queue failed due
761          * high memory pressure.
762          */
763         if (epi->nwait < 0)
764                 goto error_unregister;
765
766         /* Add the current item to the list of active epoll hook for this file */
767         spin_lock(&tfile->f_ep_lock);
768         list_add_tail(&epi->fllink, &tfile->f_ep_links);
769         spin_unlock(&tfile->f_ep_lock);
770
771         /*
772          * Add the current item to the RB tree. All RB tree operations are
773          * protected by "mtx", and ep_insert() is called with "mtx" held.
774          */
775         ep_rbtree_insert(ep, epi);
776
777         /* We have to drop the new item inside our item list to keep track of it */
778         spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
779
780         /* If the file is already "ready" we drop it inside the ready list */
781         if ((revents & event->events) && !ep_is_linked(&epi->rdllink)) {
782                 list_add_tail(&epi->rdllink, &ep->rdllist);
783
784                 /* Notify waiting tasks that events are available */
785                 if (waitqueue_active(&ep->wq))
786                         __wake_up_locked(&ep->wq, TASK_UNINTERRUPTIBLE | TASK_INTERRUPTIBLE);
787                 if (waitqueue_active(&ep->poll_wait))
788                         pwake++;
789         }
790
791         spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
792
793         /* We have to call this outside the lock */
794         if (pwake)
795                 ep_poll_safewake(&psw, &ep->poll_wait);
796
797         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: ep_insert(%p, %p, %d)\n",
798                      current, ep, tfile, fd));
799
800         return 0;
801
802 error_unregister:
803         ep_unregister_pollwait(ep, epi);
804
805         /*
806          * We need to do this because an event could have been arrived on some
807          * allocated wait queue. Note that we don't care about the ep->ovflist
808          * list, since that is used/cleaned only inside a section bound by "mtx".
809          * And ep_insert() is called with "mtx" held.
810          */
811         spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
812         if (ep_is_linked(&epi->rdllink))
813                 list_del_init(&epi->rdllink);
814         spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
815
816         kmem_cache_free(epi_cache, epi);
817 error_return:
818         return error;
819 }
820
821 /*
822  * Modify the interest event mask by dropping an event if the new mask
823  * has a match in the current file status. Must be called with "mtx" held.
824  */
825 static int ep_modify(struct eventpoll *ep, struct epitem *epi, struct epoll_event *event)
826 {
827         int pwake = 0;
828         unsigned int revents;
829         unsigned long flags;
830
831         /*
832          * Set the new event interest mask before calling f_op->poll(), otherwise
833          * a potential race might occur. In fact if we do this operation inside
834          * the lock, an event might happen between the f_op->poll() call and the
835          * new event set registering.
836          */
837         epi->event.events = event->events;
838
839         /*
840          * Get current event bits. We can safely use the file* here because
841          * its usage count has been increased by the caller of this function.
842          */
843         revents = epi->ffd.file->f_op->poll(epi->ffd.file, NULL);
844
845         spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
846
847         /* Copy the data member from inside the lock */
848         epi->event.data = event->data;
849
850         /*
851          * If the item is "hot" and it is not registered inside the ready
852          * list, push it inside.
853          */
854         if (revents & event->events) {
855                 if (!ep_is_linked(&epi->rdllink)) {
856                         list_add_tail(&epi->rdllink, &ep->rdllist);
857
858                         /* Notify waiting tasks that events are available */
859                         if (waitqueue_active(&ep->wq))
860                                 __wake_up_locked(&ep->wq, TASK_UNINTERRUPTIBLE |
861                                                  TASK_INTERRUPTIBLE);
862                         if (waitqueue_active(&ep->poll_wait))
863                                 pwake++;
864                 }
865         }
866         spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
867
868         /* We have to call this outside the lock */
869         if (pwake)
870                 ep_poll_safewake(&psw, &ep->poll_wait);
871
872         return 0;
873 }
874
875 static int ep_send_events(struct eventpoll *ep, struct epoll_event __user *events,
876                           int maxevents)
877 {
878         int eventcnt, error = -EFAULT, pwake = 0;
879         unsigned int revents;
880         unsigned long flags;
881         struct epitem *epi, *nepi;
882         struct list_head txlist;
883
884         INIT_LIST_HEAD(&txlist);
885
886         /*
887          * We need to lock this because we could be hit by
888          * eventpoll_release_file() and epoll_ctl(EPOLL_CTL_DEL).
889          */
890         mutex_lock(&ep->mtx);
891
892         /*
893          * Steal the ready list, and re-init the original one to the
894          * empty list. Also, set ep->ovflist to NULL so that events
895          * happening while looping w/out locks, are not lost. We cannot
896          * have the poll callback to queue directly on ep->rdllist,
897          * because we are doing it in the loop below, in a lockless way.
898          */
899         spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
900         list_splice(&ep->rdllist, &txlist);
901         INIT_LIST_HEAD(&ep->rdllist);
902         ep->ovflist = NULL;
903         spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
904
905         /*
906          * We can loop without lock because this is a task private list.
907          * We just splice'd out the ep->rdllist in ep_collect_ready_items().
908          * Items cannot vanish during the loop because we are holding "mtx".
909          */
910         for (eventcnt = 0; !list_empty(&txlist) && eventcnt < maxevents;) {
911                 epi = list_first_entry(&txlist, struct epitem, rdllink);
912
913                 list_del_init(&epi->rdllink);
914
915                 /*
916                  * Get the ready file event set. We can safely use the file
917                  * because we are holding the "mtx" and this will guarantee
918                  * that both the file and the item will not vanish.
919                  */
920                 revents = epi->ffd.file->f_op->poll(epi->ffd.file, NULL);
921                 revents &= epi->event.events;
922
923                 /*
924                  * Is the event mask intersect the caller-requested one,
925                  * deliver the event to userspace. Again, we are holding
926                  * "mtx", so no operations coming from userspace can change
927                  * the item.
928                  */
929                 if (revents) {
930                         if (__put_user(revents,
931                                        &events[eventcnt].events) ||
932                             __put_user(epi->event.data,
933                                        &events[eventcnt].data))
934                                 goto errxit;
935                         if (epi->event.events & EPOLLONESHOT)
936                                 epi->event.events &= EP_PRIVATE_BITS;
937                         eventcnt++;
938                 }
939                 /*
940                  * At this point, noone can insert into ep->rdllist besides
941                  * us. The epoll_ctl() callers are locked out by us holding
942                  * "mtx" and the poll callback will queue them in ep->ovflist.
943                  */
944                 if (!(epi->event.events & EPOLLET) &&
945                     (revents & epi->event.events))
946                         list_add_tail(&epi->rdllink, &ep->rdllist);
947         }
948         error = 0;
949
950 errxit:
951
952         spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
953         /*
954          * During the time we spent in the loop above, some other events
955          * might have been queued by the poll callback. We re-insert them
956          * here (in case they are not already queued, or they're one-shot).
957          */
958         for (nepi = ep->ovflist; (epi = nepi) != NULL;
959              nepi = epi->next, epi->next = EP_UNACTIVE_PTR) {
960                 if (!ep_is_linked(&epi->rdllink) &&
961                     (epi->event.events & ~EP_PRIVATE_BITS))
962                         list_add_tail(&epi->rdllink, &ep->rdllist);
963         }
964         /*
965          * We need to set back ep->ovflist to EP_UNACTIVE_PTR, so that after
966          * releasing the lock, events will be queued in the normal way inside
967          * ep->rdllist.
968          */
969         ep->ovflist = EP_UNACTIVE_PTR;
970
971         /*
972          * In case of error in the event-send loop, or in case the number of
973          * ready events exceeds the userspace limit, we need to splice the
974          * "txlist" back inside ep->rdllist.
975          */
976         list_splice(&txlist, &ep->rdllist);
977
978         if (!list_empty(&ep->rdllist)) {
979                 /*
980                  * Wake up (if active) both the eventpoll wait list and the ->poll()
981                  * wait list (delayed after we release the lock).
982                  */
983                 if (waitqueue_active(&ep->wq))
984                         __wake_up_locked(&ep->wq, TASK_UNINTERRUPTIBLE |
985                                          TASK_INTERRUPTIBLE);
986                 if (waitqueue_active(&ep->poll_wait))
987                         pwake++;
988         }
989         spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
990
991         mutex_unlock(&ep->mtx);
992
993         /* We have to call this outside the lock */
994         if (pwake)
995                 ep_poll_safewake(&psw, &ep->poll_wait);
996
997         return eventcnt == 0 ? error: eventcnt;
998 }
999
1000 static int ep_poll(struct eventpoll *ep, struct epoll_event __user *events,
1001                    int maxevents, long timeout)
1002 {
1003         int res, eavail;
1004         unsigned long flags;
1005         long jtimeout;
1006         wait_queue_t wait;
1007
1008         /*
1009          * Calculate the timeout by checking for the "infinite" value ( -1 )
1010          * and the overflow condition. The passed timeout is in milliseconds,
1011          * that why (t * HZ) / 1000.
1012          */
1013         jtimeout = (timeout < 0 || timeout >= EP_MAX_MSTIMEO) ?
1014                 MAX_SCHEDULE_TIMEOUT : (timeout * HZ + 999) / 1000;
1015
1016 retry:
1017         spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
1018
1019         res = 0;
1020         if (list_empty(&ep->rdllist)) {
1021                 /*
1022                  * We don't have any available event to return to the caller.
1023                  * We need to sleep here, and we will be wake up by
1024                  * ep_poll_callback() when events will become available.
1025                  */
1026                 init_waitqueue_entry(&wait, current);
1027                 wait.flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1028                 __add_wait_queue(&ep->wq, &wait);
1029
1030                 for (;;) {
1031                         /*
1032                          * We don't want to sleep if the ep_poll_callback() sends us
1033                          * a wakeup in between. That's why we set the task state
1034                          * to TASK_INTERRUPTIBLE before doing the checks.
1035                          */
1036                         set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1037                         if (!list_empty(&ep->rdllist) || !jtimeout)
1038                                 break;
1039                         if (signal_pending(current)) {
1040                                 res = -EINTR;
1041                                 break;
1042                         }
1043
1044                         spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
1045                         jtimeout = schedule_timeout(jtimeout);
1046                         spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
1047                 }
1048                 __remove_wait_queue(&ep->wq, &wait);
1049
1050                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1051         }
1052
1053         /* Is it worth to try to dig for events ? */
1054         eavail = !list_empty(&ep->rdllist);
1055
1056         spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
1057
1058         /*
1059          * Try to transfer events to user space. In case we get 0 events and
1060          * there's still timeout left over, we go trying again in search of
1061          * more luck.
1062          */
1063         if (!res && eavail &&
1064             !(res = ep_send_events(ep, events, maxevents)) && jtimeout)
1065                 goto retry;
1066
1067         return res;
1068 }
1069
1070 /*
1071  * It opens an eventpoll file descriptor. The "size" parameter is there
1072  * for historical reasons, when epoll was using an hash instead of an
1073  * RB tree. With the current implementation, the "size" parameter is ignored
1074  * (besides sanity checks).
1075  */
1076 asmlinkage long sys_epoll_create(int size)
1077 {
1078         int error, fd = -1;
1079         struct eventpoll *ep;
1080         struct inode *inode;
1081         struct file *file;
1082
1083         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: sys_epoll_create(%d)\n",
1084                      current, size));
1085
1086         /*
1087          * Sanity check on the size parameter, and create the internal data
1088          * structure ( "struct eventpoll" ).
1089          */
1090         error = -EINVAL;
1091         if (size <= 0 || (error = ep_alloc(&ep)) != 0)
1092                 goto error_return;
1093
1094         /*
1095          * Creates all the items needed to setup an eventpoll file. That is,
1096          * a file structure, and inode and a free file descriptor.
1097          */
1098         error = anon_inode_getfd(&fd, &inode, &file, "[eventpoll]",
1099                                  &eventpoll_fops, ep);
1100         if (error)
1101                 goto error_free;
1102
1103         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: sys_epoll_create(%d) = %d\n",
1104                      current, size, fd));
1105
1106         return fd;
1107
1108 error_free:
1109         ep_free(ep);
1110         kfree(ep);
1111 error_return:
1112         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: sys_epoll_create(%d) = %d\n",
1113                      current, size, error));
1114         return error;
1115 }
1116
1117 /*
1118  * The following function implements the controller interface for
1119  * the eventpoll file that enables the insertion/removal/change of
1120  * file descriptors inside the interest set.
1121  */
1122 asmlinkage long sys_epoll_ctl(int epfd, int op, int fd,
1123                               struct epoll_event __user *event)
1124 {
1125         int error;
1126         struct file *file, *tfile;
1127         struct eventpoll *ep;
1128         struct epitem *epi;
1129         struct epoll_event epds;
1130
1131         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: sys_epoll_ctl(%d, %d, %d, %p)\n",
1132                      current, epfd, op, fd, event));
1133
1134         error = -EFAULT;
1135         if (ep_op_has_event(op) &&
1136             copy_from_user(&epds, event, sizeof(struct epoll_event)))
1137                 goto error_return;
1138
1139         /* Get the "struct file *" for the eventpoll file */
1140         error = -EBADF;
1141         file = fget(epfd);
1142         if (!file)
1143                 goto error_return;
1144
1145         /* Get the "struct file *" for the target file */
1146         tfile = fget(fd);
1147         if (!tfile)
1148                 goto error_fput;
1149
1150         /* The target file descriptor must support poll */
1151         error = -EPERM;
1152         if (!tfile->f_op || !tfile->f_op->poll)
1153                 goto error_tgt_fput;
1154
1155         /*
1156          * We have to check that the file structure underneath the file descriptor
1157          * the user passed to us _is_ an eventpoll file. And also we do not permit
1158          * adding an epoll file descriptor inside itself.
1159          */
1160         error = -EINVAL;
1161         if (file == tfile || !is_file_epoll(file))
1162                 goto error_tgt_fput;
1163
1164         /*
1165          * At this point it is safe to assume that the "private_data" contains
1166          * our own data structure.
1167          */
1168         ep = file->private_data;
1169
1170         mutex_lock(&ep->mtx);
1171
1172         /*
1173          * Try to lookup the file inside our RB tree, Since we grabbed "mtx"
1174          * above, we can be sure to be able to use the item looked up by
1175          * ep_find() till we release the mutex.
1176          */
1177         epi = ep_find(ep, tfile, fd);
1178
1179         error = -EINVAL;
1180         switch (op) {
1181         case EPOLL_CTL_ADD:
1182                 if (!epi) {
1183                         epds.events |= POLLERR | POLLHUP;
1184
1185                         error = ep_insert(ep, &epds, tfile, fd);
1186                 } else
1187                         error = -EEXIST;
1188                 break;
1189         case EPOLL_CTL_DEL:
1190                 if (epi)
1191                         error = ep_remove(ep, epi);
1192                 else
1193                         error = -ENOENT;
1194                 break;
1195         case EPOLL_CTL_MOD:
1196                 if (epi) {
1197                         epds.events |= POLLERR | POLLHUP;
1198                         error = ep_modify(ep, epi, &epds);
1199                 } else
1200                         error = -ENOENT;
1201                 break;
1202         }
1203         mutex_unlock(&ep->mtx);
1204
1205 error_tgt_fput:
1206         fput(tfile);
1207 error_fput:
1208         fput(file);
1209 error_return:
1210         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: sys_epoll_ctl(%d, %d, %d, %p) = %d\n",
1211                      current, epfd, op, fd, event, error));
1212
1213         return error;
1214 }
1215
1216 /*
1217  * Implement the event wait interface for the eventpoll file. It is the kernel
1218  * part of the user space epoll_wait(2).
1219  */
1220 asmlinkage long sys_epoll_wait(int epfd, struct epoll_event __user *events,
1221                                int maxevents, int timeout)
1222 {
1223         int error;
1224         struct file *file;
1225         struct eventpoll *ep;
1226
1227         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: sys_epoll_wait(%d, %p, %d, %d)\n",
1228                      current, epfd, events, maxevents, timeout));
1229
1230         /* The maximum number of event must be greater than zero */
1231         if (maxevents <= 0 || maxevents > EP_MAX_EVENTS)
1232                 return -EINVAL;
1233
1234         /* Verify that the area passed by the user is writeable */
1235         if (!access_ok(VERIFY_WRITE, events, maxevents * sizeof(struct epoll_event))) {
1236                 error = -EFAULT;
1237                 goto error_return;
1238         }
1239
1240         /* Get the "struct file *" for the eventpoll file */
1241         error = -EBADF;
1242         file = fget(epfd);
1243         if (!file)
1244                 goto error_return;
1245
1246         /*
1247          * We have to check that the file structure underneath the fd
1248          * the user passed to us _is_ an eventpoll file.
1249          */
1250         error = -EINVAL;
1251         if (!is_file_epoll(file))
1252                 goto error_fput;
1253
1254         /*
1255          * At this point it is safe to assume that the "private_data" contains
1256          * our own data structure.
1257          */
1258         ep = file->private_data;
1259
1260         /* Time to fish for events ... */
1261         error = ep_poll(ep, events, maxevents, timeout);
1262
1263 error_fput:
1264         fput(file);
1265 error_return:
1266         DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: sys_epoll_wait(%d, %p, %d, %d) = %d\n",
1267                      current, epfd, events, maxevents, timeout, error));
1268
1269         return error;
1270 }
1271
1272 #ifdef TIF_RESTORE_SIGMASK
1273
1274 /*
1275  * Implement the event wait interface for the eventpoll file. It is the kernel
1276  * part of the user space epoll_pwait(2).
1277  */
1278 asmlinkage long sys_epoll_pwait(int epfd, struct epoll_event __user *events,
1279                 int maxevents, int timeout, const sigset_t __user *sigmask,
1280                 size_t sigsetsize)
1281 {
1282         int error;
1283         sigset_t ksigmask, sigsaved;
1284
1285         /*
1286          * If the caller wants a certain signal mask to be set during the wait,
1287          * we apply it here.
1288          */
1289         if (sigmask) {
1290                 if (sigsetsize != sizeof(sigset_t))
1291                         return -EINVAL;
1292                 if (copy_from_user(&ksigmask, sigmask, sizeof(ksigmask)))
1293                         return -EFAULT;
1294                 sigdelsetmask(&ksigmask, sigmask(SIGKILL) | sigmask(SIGSTOP));
1295                 sigprocmask(SIG_SETMASK, &ksigmask, &sigsaved);
1296         }
1297
1298         error = sys_epoll_wait(epfd, events, maxevents, timeout);
1299
1300         /*
1301          * If we changed the signal mask, we need to restore the original one.
1302          * In case we've got a signal while waiting, we do not restore the
1303          * signal mask yet, and we allow do_signal() to deliver the signal on
1304          * the way back to userspace, before the signal mask is restored.
1305          */
1306         if (sigmask) {
1307                 if (error == -EINTR) {
1308                         memcpy(&current->saved_sigmask, &sigsaved,
1309                                sizeof(sigsaved));
1310                         set_thread_flag(TIF_RESTORE_SIGMASK);
1311                 } else
1312                         sigprocmask(SIG_SETMASK, &sigsaved, NULL);
1313         }
1314
1315         return error;
1316 }
1317
1318 #endif /* #ifdef TIF_RESTORE_SIGMASK */
1319
1320 static int __init eventpoll_init(void)
1321 {
1322         mutex_init(&epmutex);
1323
1324         /* Initialize the structure used to perform safe poll wait head wake ups */
1325         ep_poll_safewake_init(&psw);
1326
1327         /* Allocates slab cache used to allocate "struct epitem" items */
1328         epi_cache = kmem_cache_create("eventpoll_epi", sizeof(struct epitem),
1329                         0, SLAB_HWCACHE_ALIGN|EPI_SLAB_DEBUG|SLAB_PANIC,
1330                         NULL, NULL);
1331
1332         /* Allocates slab cache used to allocate "struct eppoll_entry" */
1333         pwq_cache = kmem_cache_create("eventpoll_pwq",
1334                         sizeof(struct eppoll_entry), 0,
1335                         EPI_SLAB_DEBUG|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1336
1337         return 0;
1338 }
1339 fs_initcall(eventpoll_init);
1340