[INET]: Generalise tcp_v4_lookup_listener
[safe/jmp/linux-2.6] / include / net / inet_hashtables.h
1 /*
2  * INET         An implementation of the TCP/IP protocol suite for the LINUX
3  *              operating system.  INET is implemented using the BSD Socket
4  *              interface as the means of communication with the user level.
5  *
6  * Authors:     Lotsa people, from code originally in tcp
7  *
8  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
9  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
10  *      as published by the Free Software Foundation; either version
11  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
12  */
13
14 #ifndef _INET_HASHTABLES_H
15 #define _INET_HASHTABLES_H
16
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/ip.h>
19 #include <linux/ipv6.h>
20 #include <linux/list.h>
21 #include <linux/slab.h>
22 #include <linux/socket.h>
23 #include <linux/spinlock.h>
24 #include <linux/types.h>
25 #include <linux/wait.h>
26
27 #include <net/sock.h>
28 #include <net/tcp_states.h>
29
30 #include <asm/atomic.h>
31
32 /* This is for all connections with a full identity, no wildcards.
33  * New scheme, half the table is for TIME_WAIT, the other half is
34  * for the rest.  I'll experiment with dynamic table growth later.
35  */
36 struct inet_ehash_bucket {
37         rwlock_t          lock;
38         struct hlist_head chain;
39 } __attribute__((__aligned__(8)));
40
41 /* There are a few simple rules, which allow for local port reuse by
42  * an application.  In essence:
43  *
44  *      1) Sockets bound to different interfaces may share a local port.
45  *         Failing that, goto test 2.
46  *      2) If all sockets have sk->sk_reuse set, and none of them are in
47  *         TCP_LISTEN state, the port may be shared.
48  *         Failing that, goto test 3.
49  *      3) If all sockets are bound to a specific inet_sk(sk)->rcv_saddr local
50  *         address, and none of them are the same, the port may be
51  *         shared.
52  *         Failing this, the port cannot be shared.
53  *
54  * The interesting point, is test #2.  This is what an FTP server does
55  * all day.  To optimize this case we use a specific flag bit defined
56  * below.  As we add sockets to a bind bucket list, we perform a
57  * check of: (newsk->sk_reuse && (newsk->sk_state != TCP_LISTEN))
58  * As long as all sockets added to a bind bucket pass this test,
59  * the flag bit will be set.
60  * The resulting situation is that tcp_v[46]_verify_bind() can just check
61  * for this flag bit, if it is set and the socket trying to bind has
62  * sk->sk_reuse set, we don't even have to walk the owners list at all,
63  * we return that it is ok to bind this socket to the requested local port.
64  *
65  * Sounds like a lot of work, but it is worth it.  In a more naive
66  * implementation (ie. current FreeBSD etc.) the entire list of ports
67  * must be walked for each data port opened by an ftp server.  Needless
68  * to say, this does not scale at all.  With a couple thousand FTP
69  * users logged onto your box, isn't it nice to know that new data
70  * ports are created in O(1) time?  I thought so. ;-)   -DaveM
71  */
72 struct inet_bind_bucket {
73         unsigned short          port;
74         signed short            fastreuse;
75         struct hlist_node       node;
76         struct hlist_head       owners;
77 };
78
79 #define inet_bind_bucket_for_each(tb, node, head) \
80         hlist_for_each_entry(tb, node, head, node)
81
82 struct inet_bind_hashbucket {
83         spinlock_t              lock;
84         struct hlist_head       chain;
85 };
86
87 /* This is for listening sockets, thus all sockets which possess wildcards. */
88 #define INET_LHTABLE_SIZE       32      /* Yes, really, this is all you need. */
89
90 struct inet_hashinfo {
91         /* This is for sockets with full identity only.  Sockets here will
92          * always be without wildcards and will have the following invariant:
93          *
94          *          TCP_ESTABLISHED <= sk->sk_state < TCP_CLOSE
95          *
96          * First half of the table is for sockets not in TIME_WAIT, second half
97          * is for TIME_WAIT sockets only.
98          */
99         struct inet_ehash_bucket        *ehash;
100
101         /* Ok, let's try this, I give up, we do need a local binding
102          * TCP hash as well as the others for fast bind/connect.
103          */
104         struct inet_bind_hashbucket     *bhash;
105
106         int                             bhash_size;
107         int                             ehash_size;
108
109         /* All sockets in TCP_LISTEN state will be in here.  This is the only
110          * table where wildcard'd TCP sockets can exist.  Hash function here
111          * is just local port number.
112          */
113         struct hlist_head               listening_hash[INET_LHTABLE_SIZE];
114
115         /* All the above members are written once at bootup and
116          * never written again _or_ are predominantly read-access.
117          *
118          * Now align to a new cache line as all the following members
119          * are often dirty.
120          */
121         rwlock_t                        lhash_lock ____cacheline_aligned;
122         atomic_t                        lhash_users;
123         wait_queue_head_t               lhash_wait;
124         spinlock_t                      portalloc_lock;
125         kmem_cache_t                    *bind_bucket_cachep;
126         int                             port_rover;
127 };
128
129 static inline int inet_ehashfn(const __u32 laddr, const __u16 lport,
130                                const __u32 faddr, const __u16 fport,
131                                const int ehash_size)
132 {
133         int h = (laddr ^ lport) ^ (faddr ^ fport);
134         h ^= h >> 16;
135         h ^= h >> 8;
136         return h & (ehash_size - 1);
137 }
138
139 static inline int inet_sk_ehashfn(const struct sock *sk, const int ehash_size)
140 {
141         const struct inet_sock *inet = inet_sk(sk);
142         const __u32 laddr = inet->rcv_saddr;
143         const __u16 lport = inet->num;
144         const __u32 faddr = inet->daddr;
145         const __u16 fport = inet->dport;
146
147         return inet_ehashfn(laddr, lport, faddr, fport, ehash_size);
148 }
149
150 extern struct inet_bind_bucket *
151                     inet_bind_bucket_create(kmem_cache_t *cachep,
152                                             struct inet_bind_hashbucket *head,
153                                             const unsigned short snum);
154 extern void inet_bind_bucket_destroy(kmem_cache_t *cachep,
155                                      struct inet_bind_bucket *tb);
156
157 static inline int inet_bhashfn(const __u16 lport, const int bhash_size)
158 {
159         return lport & (bhash_size - 1);
160 }
161
162 extern void inet_bind_hash(struct sock *sk, struct inet_bind_bucket *tb,
163                            const unsigned short snum);
164
165 /* These can have wildcards, don't try too hard. */
166 static inline int inet_lhashfn(const unsigned short num)
167 {
168         return num & (INET_LHTABLE_SIZE - 1);
169 }
170
171 static inline int inet_sk_listen_hashfn(const struct sock *sk)
172 {
173         return inet_lhashfn(inet_sk(sk)->num);
174 }
175
176 /* Caller must disable local BH processing. */
177 static inline void __inet_inherit_port(struct inet_hashinfo *table,
178                                        struct sock *sk, struct sock *child)
179 {
180         const int bhash = inet_bhashfn(inet_sk(child)->num, table->bhash_size);
181         struct inet_bind_hashbucket *head = &table->bhash[bhash];
182         struct inet_bind_bucket *tb;
183
184         spin_lock(&head->lock);
185         tb = inet_sk(sk)->bind_hash;
186         sk_add_bind_node(child, &tb->owners);
187         inet_sk(child)->bind_hash = tb;
188         spin_unlock(&head->lock);
189 }
190
191 static inline void inet_inherit_port(struct inet_hashinfo *table,
192                                      struct sock *sk, struct sock *child)
193 {
194         local_bh_disable();
195         __inet_inherit_port(table, sk, child);
196         local_bh_enable();
197 }
198
199 extern void inet_put_port(struct inet_hashinfo *table, struct sock *sk);
200
201 extern void inet_listen_wlock(struct inet_hashinfo *hashinfo);
202
203 /*
204  * - We may sleep inside this lock.
205  * - If sleeping is not required (or called from BH),
206  *   use plain read_(un)lock(&inet_hashinfo.lhash_lock).
207  */
208 static inline void inet_listen_lock(struct inet_hashinfo *hashinfo)
209 {
210         /* read_lock synchronizes to candidates to writers */
211         read_lock(&hashinfo->lhash_lock);
212         atomic_inc(&hashinfo->lhash_users);
213         read_unlock(&hashinfo->lhash_lock);
214 }
215
216 static inline void inet_listen_unlock(struct inet_hashinfo *hashinfo)
217 {
218         if (atomic_dec_and_test(&hashinfo->lhash_users))
219                 wake_up(&hashinfo->lhash_wait);
220 }
221
222 static inline void __inet_hash(struct inet_hashinfo *hashinfo,
223                                struct sock *sk, const int listen_possible)
224 {
225         struct hlist_head *list;
226         rwlock_t *lock;
227
228         BUG_TRAP(sk_unhashed(sk));
229         if (listen_possible && sk->sk_state == TCP_LISTEN) {
230                 list = &hashinfo->listening_hash[inet_sk_listen_hashfn(sk)];
231                 lock = &hashinfo->lhash_lock;
232                 inet_listen_wlock(hashinfo);
233         } else {
234                 sk->sk_hashent = inet_sk_ehashfn(sk, hashinfo->ehash_size);
235                 list = &hashinfo->ehash[sk->sk_hashent].chain;
236                 lock = &hashinfo->ehash[sk->sk_hashent].lock;
237                 write_lock(lock);
238         }
239         __sk_add_node(sk, list);
240         sock_prot_inc_use(sk->sk_prot);
241         write_unlock(lock);
242         if (listen_possible && sk->sk_state == TCP_LISTEN)
243                 wake_up(&hashinfo->lhash_wait);
244 }
245
246 static inline void inet_hash(struct inet_hashinfo *hashinfo, struct sock *sk)
247 {
248         if (sk->sk_state != TCP_CLOSE) {
249                 local_bh_disable();
250                 __inet_hash(hashinfo, sk, 1);
251                 local_bh_enable();
252         }
253 }
254
255 static inline void inet_unhash(struct inet_hashinfo *hashinfo, struct sock *sk)
256 {
257         rwlock_t *lock;
258
259         if (sk_unhashed(sk))
260                 goto out;
261
262         if (sk->sk_state == TCP_LISTEN) {
263                 local_bh_disable();
264                 inet_listen_wlock(hashinfo);
265                 lock = &hashinfo->lhash_lock;
266         } else {
267                 struct inet_ehash_bucket *head = &hashinfo->ehash[sk->sk_hashent];
268                 lock = &head->lock;
269                 write_lock_bh(&head->lock);
270         }
271
272         if (__sk_del_node_init(sk))
273                 sock_prot_dec_use(sk->sk_prot);
274         write_unlock_bh(lock);
275 out:
276         if (sk->sk_state == TCP_LISTEN)
277                 wake_up(&hashinfo->lhash_wait);
278 }
279
280 extern struct sock *__inet_lookup_listener(const struct hlist_head *head,
281                                            const u32 daddr,
282                                            const unsigned short hnum,
283                                            const int dif);
284
285 /* Optimize the common listener case. */
286 static inline struct sock *inet_lookup_listener(struct inet_hashinfo *hashinfo,
287                                                 const u32 daddr,
288                                                 const unsigned short hnum,
289                                                 const int dif)
290 {
291         struct sock *sk = NULL;
292         struct hlist_head *head;
293
294         read_lock(&hashinfo->lhash_lock);
295         head = &hashinfo->listening_hash[inet_lhashfn(hnum)];
296         if (!hlist_empty(head)) {
297                 const struct inet_sock *inet = inet_sk((sk = __sk_head(head)));
298
299                 if (inet->num == hnum && !sk->sk_node.next &&
300                     (!inet->rcv_saddr || inet->rcv_saddr == daddr) &&
301                     (sk->sk_family == PF_INET || !ipv6_only_sock(sk)) &&
302                     !sk->sk_bound_dev_if)
303                         goto sherry_cache;
304                 sk = __inet_lookup_listener(head, daddr, hnum, dif);
305         }
306         if (sk) {
307 sherry_cache:
308                 sock_hold(sk);
309         }
310         read_unlock(&hashinfo->lhash_lock);
311         return sk;
312 }
313 #endif /* _INET_HASHTABLES_H */