SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - kernel/pid.c

   1 /*
   2  * Generic pidhash and scalable, time-bounded PID allocator
   3  *
   4  * (C) 2002-2003 William Irwin, IBM
   5  * (C) 2004 William Irwin, Oracle
   6  * (C) 2002-2004 Ingo Molnar, Red Hat
   7  *
   8  * pid-structures are backing objects for tasks sharing a given ID to chain
   9  * against. There is very little to them aside from hashing them and
  10  * parking tasks using given ID's on a list.
  11  *
  12  * The hash is always changed with the tasklist_lock write-acquired,
  13  * and the hash is only accessed with the tasklist_lock at least
  14  * read-acquired, so there's no additional SMP locking needed here.
  15  *
  16  * We have a list of bitmap pages, which bitmaps represent the PID space.
  17  * Allocating and freeing PIDs is completely lockless. The worst-case
  18  * allocation scenario when all but one out of 1 million PIDs possible are
  19  * allocated already: the scanning of 32 list entries and at most PAGE_SIZE
  20  * bytes. The typical fastpath is a single successful setbit. Freeing is O(1).
  21  */
  22
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/module.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26 #include <linux/init.h>
  27 #include <linux/bootmem.h>
  28 #include <linux/hash.h>
  29 #include <linux/pid_namespace.h>
  30 #include <linux/init_task.h>
  31
  32 #define pid_hashfn(nr, ns)      \
  33         hash_long((unsigned long)nr + (unsigned long)ns, pidhash_shift)
  34 static struct hlist_head *pid_hash;
  35 static int pidhash_shift;
  36 struct pid init_struct_pid = INIT_STRUCT_PID;
  37
  38 int pid_max = PID_MAX_DEFAULT;
  39
  40 #define RESERVED_PIDS           300
  41
  42 int pid_max_min = RESERVED_PIDS + 1;
  43 int pid_max_max = PID_MAX_LIMIT;
  44
  45 #define BITS_PER_PAGE           (PAGE_SIZE*8)
  46 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE-1)
  47
  48 static inline int mk_pid(struct pid_namespace *pid_ns,
  49                 struct pidmap *map, int off)
  50 {
  51         return (map - pid_ns->pidmap)*BITS_PER_PAGE + off;
  52 }
  53
  54 #define find_next_offset(map, off)                                      \
  55                 find_next_zero_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, off)
  56
  57 /*
  58  * PID-map pages start out as NULL, they get allocated upon
  59  * first use and are never deallocated. This way a low pid_max
  60  * value does not cause lots of bitmaps to be allocated, but
  61  * the scheme scales to up to 4 million PIDs, runtime.
  62  */
  63 struct pid_namespace init_pid_ns = {
  64         .kref = {
  65                 .refcount       = ATOMIC_INIT(2),
  66         },
  67         .pidmap = {
  68                 [ 0 ... PIDMAP_ENTRIES-1] = { ATOMIC_INIT(BITS_PER_PAGE), NULL }
  69         },
  70         .last_pid = 0,
  71         .level = 0,
  72         .child_reaper = &init_task,
  73 };
  74 EXPORT_SYMBOL_GPL(init_pid_ns);
  75
  76 int is_global_init(struct task_struct *tsk)
  77 {
  78         return tsk == init_pid_ns.child_reaper;
  79 }
  80
  81 /*
  82  * Note: disable interrupts while the pidmap_lock is held as an
  83  * interrupt might come in and do read_lock(&tasklist_lock).
  84  *
  85  * If we don't disable interrupts there is a nasty deadlock between
  86  * detach_pid()->free_pid() and another cpu that does
  87  * spin_lock(&pidmap_lock) followed by an interrupt routine that does
  88  * read_lock(&tasklist_lock);
  89  *
  90  * After we clean up the tasklist_lock and know there are no
  91  * irq handlers that take it we can leave the interrupts enabled.
  92  * For now it is easier to be safe than to prove it can't happen.
  93  */
  94
  95 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(pidmap_lock);
  96
  97 static fastcall void free_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, int pid)
  98 {
  99         struct pidmap *map = pid_ns->pidmap + pid / BITS_PER_PAGE;
 100         int offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
 101
 102         clear_bit(offset, map->page);
 103         atomic_inc(&map->nr_free);
 104 }
 105
 106 static int alloc_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns)
 107 {
 108         int i, offset, max_scan, pid, last = pid_ns->last_pid;
 109         struct pidmap *map;
 110
 111         pid = last + 1;
 112         if (pid >= pid_max)
 113                 pid = RESERVED_PIDS;
 114         offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
 115         map = &pid_ns->pidmap[pid/BITS_PER_PAGE];
 116         max_scan = (pid_max + BITS_PER_PAGE - 1)/BITS_PER_PAGE - !offset;
 117         for (i = 0; i <= max_scan; ++i) {
 118                 if (unlikely(!map->page)) {
 119                         void *page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 120                         /*
 121                          * Free the page if someone raced with us
 122                          * installing it:
 123                          */
 124                         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
 125                         if (map->page)
 126                                 kfree(page);
 127                         else
 128                                 map->page = page;
 129                         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
 130                         if (unlikely(!map->page))
 131                                 break;
 132                 }
 133                 if (likely(atomic_read(&map->nr_free))) {
 134                         do {
 135                                 if (!test_and_set_bit(offset, map->page)) {
 136                                         atomic_dec(&map->nr_free);
 137                                         pid_ns->last_pid = pid;
 138                                         return pid;
 139                                 }
 140                                 offset = find_next_offset(map, offset);
 141                                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
 142                         /*
 143                          * find_next_offset() found a bit, the pid from it
 144                          * is in-bounds, and if we fell back to the last
 145                          * bitmap block and the final block was the same
 146                          * as the starting point, pid is before last_pid.
 147                          */
 148                         } while (offset < BITS_PER_PAGE && pid < pid_max &&
 149                                         (i != max_scan || pid < last ||
 150                                             !((last+1) & BITS_PER_PAGE_MASK)));
 151                 }
 152                 if (map < &pid_ns->pidmap[(pid_max-1)/BITS_PER_PAGE]) {
 153                         ++map;
 154                         offset = 0;
 155                 } else {
 156                         map = &pid_ns->pidmap[0];
 157                         offset = RESERVED_PIDS;
 158                         if (unlikely(last == offset))
 159                                 break;
 160                 }
 161                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
 162         }
 163         return -1;
 164 }
 165
 166 static int next_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, int last)
 167 {
 168         int offset;
 169         struct pidmap *map, *end;
 170
 171         offset = (last + 1) & BITS_PER_PAGE_MASK;
 172         map = &pid_ns->pidmap[(last + 1)/BITS_PER_PAGE];
 173         end = &pid_ns->pidmap[PIDMAP_ENTRIES];
 174         for (; map < end; map++, offset = 0) {
 175                 if (unlikely(!map->page))
 176                         continue;
 177                 offset = find_next_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, offset);
 178                 if (offset < BITS_PER_PAGE)
 179                         return mk_pid(pid_ns, map, offset);
 180         }
 181         return -1;
 182 }
 183
 184 fastcall void put_pid(struct pid *pid)
 185 {
 186         struct pid_namespace *ns;
 187
 188         if (!pid)
 189                 return;
 190
 191         ns = pid->numbers[pid->level].ns;
 192         if ((atomic_read(&pid->count) == 1) ||
 193              atomic_dec_and_test(&pid->count)) {
 194                 kmem_cache_free(ns->pid_cachep, pid);
 195                 if (ns != &init_pid_ns)
 196                         put_pid_ns(ns);
 197         }
 198 }
 199 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_pid);
 200
 201 static void delayed_put_pid(struct rcu_head *rhp)
 202 {
 203         struct pid *pid = container_of(rhp, struct pid, rcu);
 204         put_pid(pid);
 205 }
 206
 207 fastcall void free_pid(struct pid *pid)
 208 {
 209         /* We can be called with write_lock_irq(&tasklist_lock) held */
 210         int i;
 211         unsigned long flags;
 212
 213         spin_lock_irqsave(&pidmap_lock, flags);
 214         for (i = 0; i <= pid->level; i++)
 215                 hlist_del_rcu(&pid->numbers[i].pid_chain);
 216         spin_unlock_irqrestore(&pidmap_lock, flags);
 217
 218         for (i = 0; i <= pid->level; i++)
 219                 free_pidmap(pid->numbers[i].ns, pid->numbers[i].nr);
 220
 221         call_rcu(&pid->rcu, delayed_put_pid);
 222 }
 223
 224 struct pid *alloc_pid(struct pid_namespace *ns)
 225 {
 226         struct pid *pid;
 227         enum pid_type type;
 228         int i, nr;
 229         struct pid_namespace *tmp;
 230         struct upid *upid;
 231
 232         pid = kmem_cache_alloc(ns->pid_cachep, GFP_KERNEL);
 233         if (!pid)
 234                 goto out;
 235
 236         tmp = ns;
 237         for (i = ns->level; i >= 0; i--) {
 238                 nr = alloc_pidmap(tmp);
 239                 if (nr < 0)
 240                         goto out_free;
 241
 242                 pid->numbers[i].nr = nr;
 243                 pid->numbers[i].ns = tmp;
 244                 tmp = tmp->parent;
 245         }
 246
 247         if (ns != &init_pid_ns)
 248                 get_pid_ns(ns);
 249
 250         pid->level = ns->level;
 251         pid->nr = pid->numbers[0].nr;
 252         atomic_set(&pid->count, 1);
 253         for (type = 0; type < PIDTYPE_MAX; ++type)
 254                 INIT_HLIST_HEAD(&pid->tasks[type]);
 255
 256         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
 257         for (i = ns->level; i >= 0; i--) {
 258                 upid = &pid->numbers[i];
 259                 hlist_add_head_rcu(&upid->pid_chain,
 260                                 &pid_hash[pid_hashfn(upid->nr, upid->ns)]);
 261         }
 262         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
 263
 264 out:
 265         return pid;
 266
 267 out_free:
 268         for (i++; i <= ns->level; i++)
 269                 free_pidmap(pid->numbers[i].ns, pid->numbers[i].nr);
 270
 271         kmem_cache_free(ns->pid_cachep, pid);
 272         pid = NULL;
 273         goto out;
 274 }
 275
 276 struct pid * fastcall find_pid_ns(int nr, struct pid_namespace *ns)
 277 {
 278         struct hlist_node *elem;
 279         struct upid *pnr;
 280
 281         hlist_for_each_entry_rcu(pnr, elem,
 282                         &pid_hash[pid_hashfn(nr, ns)], pid_chain)
 283                 if (pnr->nr == nr && pnr->ns == ns)
 284                         return container_of(pnr, struct pid,
 285                                         numbers[ns->level]);
 286
 287         return NULL;
 288 }
 289 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_pid_ns);
 290
 291 /*
 292  * attach_pid() must be called with the tasklist_lock write-held.
 293  */
 294 int fastcall attach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type,
 295                 struct pid *pid)
 296 {
 297         struct pid_link *link;
 298
 299         link = &task->pids[type];
 300         link->pid = pid;
 301         hlist_add_head_rcu(&link->node, &pid->tasks[type]);
 302
 303         return 0;
 304 }
 305
 306 void fastcall detach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
 307 {
 308         struct pid_link *link;
 309         struct pid *pid;
 310         int tmp;
 311
 312         link = &task->pids[type];
 313         pid = link->pid;
 314
 315         hlist_del_rcu(&link->node);
 316         link->pid = NULL;
 317
 318         for (tmp = PIDTYPE_MAX; --tmp >= 0; )
 319                 if (!hlist_empty(&pid->tasks[tmp]))
 320                         return;
 321
 322         free_pid(pid);
 323 }
 324
 325 /* transfer_pid is an optimization of attach_pid(new), detach_pid(old) */
 326 void fastcall transfer_pid(struct task_struct *old, struct task_struct *new,
 327                            enum pid_type type)
 328 {
 329         new->pids[type].pid = old->pids[type].pid;
 330         hlist_replace_rcu(&old->pids[type].node, &new->pids[type].node);
 331         old->pids[type].pid = NULL;
 332 }
 333
 334 struct task_struct * fastcall pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
 335 {
 336         struct task_struct *result = NULL;
 337         if (pid) {
 338                 struct hlist_node *first;
 339                 first = rcu_dereference(pid->tasks[type].first);
 340                 if (first)
 341                         result = hlist_entry(first, struct task_struct, pids[(type)].node);
 342         }
 343         return result;
 344 }
 345
 346 /*
 347  * Must be called under rcu_read_lock() or with tasklist_lock read-held.
 348  */
 349 struct task_struct *find_task_by_pid_type_ns(int type, int nr,
 350                 struct pid_namespace *ns)
 351 {
 352         return pid_task(find_pid_ns(nr, ns), type);
 353 }
 354
 355 EXPORT_SYMBOL(find_task_by_pid_type_ns);
 356
 357 struct pid *get_task_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
 358 {
 359         struct pid *pid;
 360         rcu_read_lock();
 361         pid = get_pid(task->pids[type].pid);
 362         rcu_read_unlock();
 363         return pid;
 364 }
 365
 366 struct task_struct *fastcall get_pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
 367 {
 368         struct task_struct *result;
 369         rcu_read_lock();
 370         result = pid_task(pid, type);
 371         if (result)
 372                 get_task_struct(result);
 373         rcu_read_unlock();
 374         return result;
 375 }
 376
 377 struct pid *find_get_pid(pid_t nr)
 378 {
 379         struct pid *pid;
 380
 381         rcu_read_lock();
 382         pid = get_pid(find_vpid(nr));
 383         rcu_read_unlock();
 384
 385         return pid;
 386 }
 387
 388 pid_t pid_nr_ns(struct pid *pid, struct pid_namespace *ns)
 389 {
 390         struct upid *upid;
 391         pid_t nr = 0;
 392
 393         if (pid && ns->level <= pid->level) {
 394                 upid = &pid->numbers[ns->level];
 395                 if (upid->ns == ns)
 396                         nr = upid->nr;
 397         }
 398         return nr;
 399 }
 400
 401 /*
 402  * Used by proc to find the first pid that is greater then or equal to nr.
 403  *
 404  * If there is a pid at nr this function is exactly the same as find_pid.
 405  */
 406 struct pid *find_ge_pid(int nr, struct pid_namespace *ns)
 407 {
 408         struct pid *pid;
 409
 410         do {
 411                 pid = find_pid_ns(nr, ns);
 412                 if (pid)
 413                         break;
 414                 nr = next_pidmap(ns, nr);
 415         } while (nr > 0);
 416
 417         return pid;
 418 }
 419 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_get_pid);
 420
 421 struct pid_cache {
 422         int nr_ids;
 423         char name[16];
 424         struct kmem_cache *cachep;
 425         struct list_head list;
 426 };
 427
 428 static LIST_HEAD(pid_caches_lh);
 429 static DEFINE_MUTEX(pid_caches_mutex);
 430
 431 /*
 432  * creates the kmem cache to allocate pids from.
 433  * @nr_ids: the number of numerical ids this pid will have to carry
 434  */
 435
 436 static struct kmem_cache *create_pid_cachep(int nr_ids)
 437 {
 438         struct pid_cache *pcache;
 439         struct kmem_cache *cachep;
 440
 441         mutex_lock(&pid_caches_mutex);
 442         list_for_each_entry (pcache, &pid_caches_lh, list)
 443                 if (pcache->nr_ids == nr_ids)
 444                         goto out;
 445
 446         pcache = kmalloc(sizeof(struct pid_cache), GFP_KERNEL);
 447         if (pcache == NULL)
 448                 goto err_alloc;
 449
 450         snprintf(pcache->name, sizeof(pcache->name), "pid_%d", nr_ids);
 451         cachep = kmem_cache_create(pcache->name,
 452                         /* FIXME add numerical ids here */
 453                         sizeof(struct pid), 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
 454         if (cachep == NULL)
 455                 goto err_cachep;
 456
 457         pcache->nr_ids = nr_ids;
 458         pcache->cachep = cachep;
 459         list_add(&pcache->list, &pid_caches_lh);
 460 out:
 461         mutex_unlock(&pid_caches_mutex);
 462         return pcache->cachep;
 463
 464 err_cachep:
 465         kfree(pcache);
 466 err_alloc:
 467         mutex_unlock(&pid_caches_mutex);
 468         return NULL;
 469 }
 470
 471 struct pid_namespace *copy_pid_ns(unsigned long flags, struct pid_namespace *old_ns)
 472 {
 473         BUG_ON(!old_ns);
 474         get_pid_ns(old_ns);
 475         return old_ns;
 476 }
 477
 478 void free_pid_ns(struct kref *kref)
 479 {
 480         struct pid_namespace *ns;
 481
 482         ns = container_of(kref, struct pid_namespace, kref);
 483         kfree(ns);
 484 }
 485
 486 /*
 487  * The pid hash table is scaled according to the amount of memory in the
 488  * machine.  From a minimum of 16 slots up to 4096 slots at one gigabyte or
 489  * more.
 490  */
 491 void __init pidhash_init(void)
 492 {
 493         int i, pidhash_size;
 494         unsigned long megabytes = nr_kernel_pages >> (20 - PAGE_SHIFT);
 495
 496         pidhash_shift = max(4, fls(megabytes * 4));
 497         pidhash_shift = min(12, pidhash_shift);
 498         pidhash_size = 1 << pidhash_shift;
 499
 500         printk("PID hash table entries: %d (order: %d, %Zd bytes)\n",
 501                 pidhash_size, pidhash_shift,
 502                 pidhash_size * sizeof(struct hlist_head));
 503
 504         pid_hash = alloc_bootmem(pidhash_size * sizeof(*(pid_hash)));
 505         if (!pid_hash)
 506                 panic("Could not alloc pidhash!\n");
 507         for (i = 0; i < pidhash_size; i++)
 508                 INIT_HLIST_HEAD(&pid_hash[i]);
 509 }
 510
 511 void __init pidmap_init(void)
 512 {
 513         init_pid_ns.pidmap[0].page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 514         /* Reserve PID 0. We never call free_pidmap(0) */
 515         set_bit(0, init_pid_ns.pidmap[0].page);
 516         atomic_dec(&init_pid_ns.pidmap[0].nr_free);
 517
 518         init_pid_ns.pid_cachep = create_pid_cachep(1);
 519         if (init_pid_ns.pid_cachep == NULL)
 520                 panic("Can't create pid_1 cachep\n");
 521 }