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
  31 #define pid_hashfn(nr) hash_long((unsigned long)nr, pidhash_shift)
  32 static struct hlist_head *pid_hash;
  33 static int pidhash_shift;
  34 static struct kmem_cache *pid_cachep;
  35
  36 int pid_max = PID_MAX_DEFAULT;
  37
  38 #define RESERVED_PIDS           300
  39
  40 int pid_max_min = RESERVED_PIDS + 1;
  41 int pid_max_max = PID_MAX_LIMIT;
  42
  43 #define BITS_PER_PAGE           (PAGE_SIZE*8)
  44 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE-1)
  45
  46 static inline int mk_pid(struct pid_namespace *pid_ns,
  47                 struct pidmap *map, int off)
  48 {
  49         return (map - pid_ns->pidmap)*BITS_PER_PAGE + off;
  50 }
  51
  52 #define find_next_offset(map, off)                                      \
  53                 find_next_zero_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, off)
  54
  55 /*
  56  * PID-map pages start out as NULL, they get allocated upon
  57  * first use and are never deallocated. This way a low pid_max
  58  * value does not cause lots of bitmaps to be allocated, but
  59  * the scheme scales to up to 4 million PIDs, runtime.
  60  */
  61 struct pid_namespace init_pid_ns = {
  62         .kref = {
  63                 .refcount       = ATOMIC_INIT(2),
  64         },
  65         .pidmap = {
  66                 [ 0 ... PIDMAP_ENTRIES-1] = { ATOMIC_INIT(BITS_PER_PAGE), NULL }
  67         },
  68         .last_pid = 0
  69 };
  70
  71 /*
  72  * Note: disable interrupts while the pidmap_lock is held as an
  73  * interrupt might come in and do read_lock(&tasklist_lock).
  74  *
  75  * If we don't disable interrupts there is a nasty deadlock between
  76  * detach_pid()->free_pid() and another cpu that does
  77  * spin_lock(&pidmap_lock) followed by an interrupt routine that does
  78  * read_lock(&tasklist_lock);
  79  *
  80  * After we clean up the tasklist_lock and know there are no
  81  * irq handlers that take it we can leave the interrupts enabled.
  82  * For now it is easier to be safe than to prove it can't happen.
  83  */
  84
  85 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(pidmap_lock);
  86
  87 static fastcall void free_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, int pid)
  88 {
  89         struct pidmap *map = pid_ns->pidmap + pid / BITS_PER_PAGE;
  90         int offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
  91
  92         clear_bit(offset, map->page);
  93         atomic_inc(&map->nr_free);
  94 }
  95
  96 static int alloc_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns)
  97 {
  98         int i, offset, max_scan, pid, last = pid_ns->last_pid;
  99         struct pidmap *map;
 100
 101         pid = last + 1;
 102         if (pid >= pid_max)
 103                 pid = RESERVED_PIDS;
 104         offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
 105         map = &pid_ns->pidmap[pid/BITS_PER_PAGE];
 106         max_scan = (pid_max + BITS_PER_PAGE - 1)/BITS_PER_PAGE - !offset;
 107         for (i = 0; i <= max_scan; ++i) {
 108                 if (unlikely(!map->page)) {
 109                         void *page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 110                         /*
 111                          * Free the page if someone raced with us
 112                          * installing it:
 113                          */
 114                         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
 115                         if (map->page)
 116                                 kfree(page);
 117                         else
 118                                 map->page = page;
 119                         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
 120                         if (unlikely(!map->page))
 121                                 break;
 122                 }
 123                 if (likely(atomic_read(&map->nr_free))) {
 124                         do {
 125                                 if (!test_and_set_bit(offset, map->page)) {
 126                                         atomic_dec(&map->nr_free);
 127                                         pid_ns->last_pid = pid;
 128                                         return pid;
 129                                 }
 130                                 offset = find_next_offset(map, offset);
 131                                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
 132                         /*
 133                          * find_next_offset() found a bit, the pid from it
 134                          * is in-bounds, and if we fell back to the last
 135                          * bitmap block and the final block was the same
 136                          * as the starting point, pid is before last_pid.
 137                          */
 138                         } while (offset < BITS_PER_PAGE && pid < pid_max &&
 139                                         (i != max_scan || pid < last ||
 140                                             !((last+1) & BITS_PER_PAGE_MASK)));
 141                 }
 142                 if (map < &pid_ns->pidmap[(pid_max-1)/BITS_PER_PAGE]) {
 143                         ++map;
 144                         offset = 0;
 145                 } else {
 146                         map = &pid_ns->pidmap[0];
 147                         offset = RESERVED_PIDS;
 148                         if (unlikely(last == offset))
 149                                 break;
 150                 }
 151                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
 152         }
 153         return -1;
 154 }
 155
 156 static int next_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, int last)
 157 {
 158         int offset;
 159         struct pidmap *map, *end;
 160
 161         offset = (last + 1) & BITS_PER_PAGE_MASK;
 162         map = &pid_ns->pidmap[(last + 1)/BITS_PER_PAGE];
 163         end = &pid_ns->pidmap[PIDMAP_ENTRIES];
 164         for (; map < end; map++, offset = 0) {
 165                 if (unlikely(!map->page))
 166                         continue;
 167                 offset = find_next_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, offset);
 168                 if (offset < BITS_PER_PAGE)
 169                         return mk_pid(pid_ns, map, offset);
 170         }
 171         return -1;
 172 }
 173
 174 fastcall void put_pid(struct pid *pid)
 175 {
 176         if (!pid)
 177                 return;
 178         if ((atomic_read(&pid->count) == 1) ||
 179              atomic_dec_and_test(&pid->count))
 180                 kmem_cache_free(pid_cachep, pid);
 181 }
 182 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_pid);
 183
 184 static void delayed_put_pid(struct rcu_head *rhp)
 185 {
 186         struct pid *pid = container_of(rhp, struct pid, rcu);
 187         put_pid(pid);
 188 }
 189
 190 fastcall void free_pid(struct pid *pid)
 191 {
 192         /* We can be called with write_lock_irq(&tasklist_lock) held */
 193         unsigned long flags;
 194
 195         spin_lock_irqsave(&pidmap_lock, flags);
 196         hlist_del_rcu(&pid->pid_chain);
 197         spin_unlock_irqrestore(&pidmap_lock, flags);
 198
 199         free_pidmap(current->nsproxy->pid_ns, pid->nr);
 200         call_rcu(&pid->rcu, delayed_put_pid);
 201 }
 202
 203 struct pid *alloc_pid(void)
 204 {
 205         struct pid *pid;
 206         enum pid_type type;
 207         int nr = -1;
 208
 209         pid = kmem_cache_alloc(pid_cachep, GFP_KERNEL);
 210         if (!pid)
 211                 goto out;
 212
 213         nr = alloc_pidmap(current->nsproxy->pid_ns);
 214         if (nr < 0)
 215                 goto out_free;
 216
 217         atomic_set(&pid->count, 1);
 218         pid->nr = nr;
 219         for (type = 0; type < PIDTYPE_MAX; ++type)
 220                 INIT_HLIST_HEAD(&pid->tasks[type]);
 221
 222         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
 223         hlist_add_head_rcu(&pid->pid_chain, &pid_hash[pid_hashfn(pid->nr)]);
 224         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
 225
 226 out:
 227         return pid;
 228
 229 out_free:
 230         kmem_cache_free(pid_cachep, pid);
 231         pid = NULL;
 232         goto out;
 233 }
 234
 235 struct pid * fastcall find_pid(int nr)
 236 {
 237         struct hlist_node *elem;
 238         struct pid *pid;
 239
 240         hlist_for_each_entry_rcu(pid, elem,
 241                         &pid_hash[pid_hashfn(nr)], pid_chain) {
 242                 if (pid->nr == nr)
 243                         return pid;
 244         }
 245         return NULL;
 246 }
 247 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_pid);
 248
 249 int fastcall attach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type, int nr)
 250 {
 251         struct pid_link *link;
 252         struct pid *pid;
 253
 254         link = &task->pids[type];
 255         link->pid = pid = find_pid(nr);
 256         hlist_add_head_rcu(&link->node, &pid->tasks[type]);
 257
 258         return 0;
 259 }
 260
 261 void fastcall detach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
 262 {
 263         struct pid_link *link;
 264         struct pid *pid;
 265         int tmp;
 266
 267         link = &task->pids[type];
 268         pid = link->pid;
 269
 270         hlist_del_rcu(&link->node);
 271         link->pid = NULL;
 272
 273         for (tmp = PIDTYPE_MAX; --tmp >= 0; )
 274                 if (!hlist_empty(&pid->tasks[tmp]))
 275                         return;
 276
 277         free_pid(pid);
 278 }
 279
 280 /* transfer_pid is an optimization of attach_pid(new), detach_pid(old) */
 281 void fastcall transfer_pid(struct task_struct *old, struct task_struct *new,
 282                            enum pid_type type)
 283 {
 284         new->pids[type].pid = old->pids[type].pid;
 285         hlist_replace_rcu(&old->pids[type].node, &new->pids[type].node);
 286         old->pids[type].pid = NULL;
 287 }
 288
 289 struct task_struct * fastcall pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
 290 {
 291         struct task_struct *result = NULL;
 292         if (pid) {
 293                 struct hlist_node *first;
 294                 first = rcu_dereference(pid->tasks[type].first);
 295                 if (first)
 296                         result = hlist_entry(first, struct task_struct, pids[(type)].node);
 297         }
 298         return result;
 299 }
 300
 301 /*
 302  * Must be called under rcu_read_lock() or with tasklist_lock read-held.
 303  */
 304 struct task_struct *find_task_by_pid_type(int type, int nr)
 305 {
 306         return pid_task(find_pid(nr), type);
 307 }
 308
 309 EXPORT_SYMBOL(find_task_by_pid_type);
 310
 311 struct pid *get_task_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
 312 {
 313         struct pid *pid;
 314         rcu_read_lock();
 315         pid = get_pid(task->pids[type].pid);
 316         rcu_read_unlock();
 317         return pid;
 318 }
 319
 320 struct task_struct *fastcall get_pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
 321 {
 322         struct task_struct *result;
 323         rcu_read_lock();
 324         result = pid_task(pid, type);
 325         if (result)
 326                 get_task_struct(result);
 327         rcu_read_unlock();
 328         return result;
 329 }
 330
 331 struct pid *find_get_pid(pid_t nr)
 332 {
 333         struct pid *pid;
 334
 335         rcu_read_lock();
 336         pid = get_pid(find_pid(nr));
 337         rcu_read_unlock();
 338
 339         return pid;
 340 }
 341
 342 /*
 343  * Used by proc to find the first pid that is greater then or equal to nr.
 344  *
 345  * If there is a pid at nr this function is exactly the same as find_pid.
 346  */
 347 struct pid *find_ge_pid(int nr)
 348 {
 349         struct pid *pid;
 350
 351         do {
 352                 pid = find_pid(nr);
 353                 if (pid)
 354                         break;
 355                 nr = next_pidmap(current->nsproxy->pid_ns, nr);
 356         } while (nr > 0);
 357
 358         return pid;
 359 }
 360 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_get_pid);
 361
 362 int copy_pid_ns(int flags, struct task_struct *tsk)
 363 {
 364         struct pid_namespace *old_ns = tsk->nsproxy->pid_ns;
 365         int err = 0;
 366
 367         if (!old_ns)
 368                 return 0;
 369
 370         get_pid_ns(old_ns);
 371         return err;
 372 }
 373
 374 void free_pid_ns(struct kref *kref)
 375 {
 376         struct pid_namespace *ns;
 377
 378         ns = container_of(kref, struct pid_namespace, kref);
 379         kfree(ns);
 380 }
 381
 382 /*
 383  * The pid hash table is scaled according to the amount of memory in the
 384  * machine.  From a minimum of 16 slots up to 4096 slots at one gigabyte or
 385  * more.
 386  */
 387 void __init pidhash_init(void)
 388 {
 389         int i, pidhash_size;
 390         unsigned long megabytes = nr_kernel_pages >> (20 - PAGE_SHIFT);
 391
 392         pidhash_shift = max(4, fls(megabytes * 4));
 393         pidhash_shift = min(12, pidhash_shift);
 394         pidhash_size = 1 << pidhash_shift;
 395
 396         printk("PID hash table entries: %d (order: %d, %Zd bytes)\n",
 397                 pidhash_size, pidhash_shift,
 398                 pidhash_size * sizeof(struct hlist_head));
 399
 400         pid_hash = alloc_bootmem(pidhash_size * sizeof(*(pid_hash)));
 401         if (!pid_hash)
 402                 panic("Could not alloc pidhash!\n");
 403         for (i = 0; i < pidhash_size; i++)
 404                 INIT_HLIST_HEAD(&pid_hash[i]);
 405 }
 406
 407 void __init pidmap_init(void)
 408 {
 409         init_pid_ns.pidmap[0].page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 410         /* Reserve PID 0. We never call free_pidmap(0) */
 411         set_bit(0, init_pid_ns.pidmap[0].page);
 412         atomic_dec(&init_pid_ns.pidmap[0].nr_free);
 413
 414         pid_cachep = kmem_cache_create("pid", sizeof(struct pid),
 415                                         __alignof__(struct pid),
 416                                         SLAB_PANIC, NULL, NULL);
 417 }