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