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         .level = 0,
  71         .child_reaper = &init_task,
  72 };
  73
  74 int is_global_init(struct task_struct *tsk)
  75 {
  76         return tsk == init_pid_ns.child_reaper;
  77 }
  78
  79 /*
  80  * Note: disable interrupts while the pidmap_lock is held as an
  81  * interrupt might come in and do read_lock(&tasklist_lock).
  82  *
  83  * If we don't disable interrupts there is a nasty deadlock between
  84  * detach_pid()->free_pid() and another cpu that does
  85  * spin_lock(&pidmap_lock) followed by an interrupt routine that does
  86  * read_lock(&tasklist_lock);
  87  *
  88  * After we clean up the tasklist_lock and know there are no
  89  * irq handlers that take it we can leave the interrupts enabled.
  90  * For now it is easier to be safe than to prove it can't happen.
  91  */
  92
  93 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(pidmap_lock);
  94
  95 static fastcall void free_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, int pid)
  96 {
  97         struct pidmap *map = pid_ns->pidmap + pid / BITS_PER_PAGE;
  98         int offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
  99
 100         clear_bit(offset, map->page);
 101         atomic_inc(&map->nr_free);
 102 }
 103
 104 static int alloc_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns)
 105 {
 106         int i, offset, max_scan, pid, last = pid_ns->last_pid;
 107         struct pidmap *map;
 108
 109         pid = last + 1;
 110         if (pid >= pid_max)
 111                 pid = RESERVED_PIDS;
 112         offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
 113         map = &pid_ns->pidmap[pid/BITS_PER_PAGE];
 114         max_scan = (pid_max + BITS_PER_PAGE - 1)/BITS_PER_PAGE - !offset;
 115         for (i = 0; i <= max_scan; ++i) {
 116                 if (unlikely(!map->page)) {
 117                         void *page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 118                         /*
 119                          * Free the page if someone raced with us
 120                          * installing it:
 121                          */
 122                         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
 123                         if (map->page)
 124                                 kfree(page);
 125                         else
 126                                 map->page = page;
 127                         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
 128                         if (unlikely(!map->page))
 129                                 break;
 130                 }
 131                 if (likely(atomic_read(&map->nr_free))) {
 132                         do {
 133                                 if (!test_and_set_bit(offset, map->page)) {
 134                                         atomic_dec(&map->nr_free);
 135                                         pid_ns->last_pid = pid;
 136                                         return pid;
 137                                 }
 138                                 offset = find_next_offset(map, offset);
 139                                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
 140                         /*
 141                          * find_next_offset() found a bit, the pid from it
 142                          * is in-bounds, and if we fell back to the last
 143                          * bitmap block and the final block was the same
 144                          * as the starting point, pid is before last_pid.
 145                          */
 146                         } while (offset < BITS_PER_PAGE && pid < pid_max &&
 147                                         (i != max_scan || pid < last ||
 148                                             !((last+1) & BITS_PER_PAGE_MASK)));
 149                 }
 150                 if (map < &pid_ns->pidmap[(pid_max-1)/BITS_PER_PAGE]) {
 151                         ++map;
 152                         offset = 0;
 153                 } else {
 154                         map = &pid_ns->pidmap[0];
 155                         offset = RESERVED_PIDS;
 156                         if (unlikely(last == offset))
 157                                 break;
 158                 }
 159                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
 160         }
 161         return -1;
 162 }
 163
 164 static int next_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, int last)
 165 {
 166         int offset;
 167         struct pidmap *map, *end;
 168
 169         offset = (last + 1) & BITS_PER_PAGE_MASK;
 170         map = &pid_ns->pidmap[(last + 1)/BITS_PER_PAGE];
 171         end = &pid_ns->pidmap[PIDMAP_ENTRIES];
 172         for (; map < end; map++, offset = 0) {
 173                 if (unlikely(!map->page))
 174                         continue;
 175                 offset = find_next_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, offset);
 176                 if (offset < BITS_PER_PAGE)
 177                         return mk_pid(pid_ns, map, offset);
 178         }
 179         return -1;
 180 }
 181
 182 fastcall void put_pid(struct pid *pid)
 183 {
 184         struct pid_namespace *ns;
 185
 186         if (!pid)
 187                 return;
 188
 189         /* FIXME - this must be the namespace this pid lives in */
 190         ns = &init_pid_ns;
 191         if ((atomic_read(&pid->count) == 1) ||
 192              atomic_dec_and_test(&pid->count))
 193                 kmem_cache_free(ns->pid_cachep, pid);
 194 }
 195 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_pid);
 196
 197 static void delayed_put_pid(struct rcu_head *rhp)
 198 {
 199         struct pid *pid = container_of(rhp, struct pid, rcu);
 200         put_pid(pid);
 201 }
 202
 203 fastcall void free_pid(struct pid *pid)
 204 {
 205         /* We can be called with write_lock_irq(&tasklist_lock) held */
 206         unsigned long flags;
 207
 208         spin_lock_irqsave(&pidmap_lock, flags);
 209         hlist_del_rcu(&pid->pid_chain);
 210         spin_unlock_irqrestore(&pidmap_lock, flags);
 211
 212         free_pidmap(&init_pid_ns, pid->nr);
 213         call_rcu(&pid->rcu, delayed_put_pid);
 214 }
 215
 216 struct pid *alloc_pid(void)
 217 {
 218         struct pid *pid;
 219         enum pid_type type;
 220         int nr = -1;
 221         struct pid_namespace *ns;
 222
 223         ns = task_active_pid_ns(current);
 224         pid = kmem_cache_alloc(ns->pid_cachep, GFP_KERNEL);
 225         if (!pid)
 226                 goto out;
 227
 228         nr = alloc_pidmap(ns);
 229         if (nr < 0)
 230                 goto out_free;
 231
 232         atomic_set(&pid->count, 1);
 233         pid->nr = nr;
 234         for (type = 0; type < PIDTYPE_MAX; ++type)
 235                 INIT_HLIST_HEAD(&pid->tasks[type]);
 236
 237         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
 238         hlist_add_head_rcu(&pid->pid_chain, &pid_hash[pid_hashfn(pid->nr)]);
 239         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
 240
 241 out:
 242         return pid;
 243
 244 out_free:
 245         kmem_cache_free(ns->pid_cachep, pid);
 246         pid = NULL;
 247         goto out;
 248 }
 249
 250 struct pid * fastcall find_pid(int nr)
 251 {
 252         struct hlist_node *elem;
 253         struct pid *pid;
 254
 255         hlist_for_each_entry_rcu(pid, elem,
 256                         &pid_hash[pid_hashfn(nr)], pid_chain) {
 257                 if (pid->nr == nr)
 258                         return pid;
 259         }
 260         return NULL;
 261 }
 262 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_pid);
 263
 264 /*
 265  * attach_pid() must be called with the tasklist_lock write-held.
 266  */
 267 int fastcall attach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type,
 268                 struct pid *pid)
 269 {
 270         struct pid_link *link;
 271
 272         link = &task->pids[type];
 273         link->pid = pid;
 274         hlist_add_head_rcu(&link->node, &pid->tasks[type]);
 275
 276         return 0;
 277 }
 278
 279 void fastcall detach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
 280 {
 281         struct pid_link *link;
 282         struct pid *pid;
 283         int tmp;
 284
 285         link = &task->pids[type];
 286         pid = link->pid;
 287
 288         hlist_del_rcu(&link->node);
 289         link->pid = NULL;
 290
 291         for (tmp = PIDTYPE_MAX; --tmp >= 0; )
 292                 if (!hlist_empty(&pid->tasks[tmp]))
 293                         return;
 294
 295         free_pid(pid);
 296 }
 297
 298 /* transfer_pid is an optimization of attach_pid(new), detach_pid(old) */
 299 void fastcall transfer_pid(struct task_struct *old, struct task_struct *new,
 300                            enum pid_type type)
 301 {
 302         new->pids[type].pid = old->pids[type].pid;
 303         hlist_replace_rcu(&old->pids[type].node, &new->pids[type].node);
 304         old->pids[type].pid = NULL;
 305 }
 306
 307 struct task_struct * fastcall pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
 308 {
 309         struct task_struct *result = NULL;
 310         if (pid) {
 311                 struct hlist_node *first;
 312                 first = rcu_dereference(pid->tasks[type].first);
 313                 if (first)
 314                         result = hlist_entry(first, struct task_struct, pids[(type)].node);
 315         }
 316         return result;
 317 }
 318
 319 /*
 320  * Must be called under rcu_read_lock() or with tasklist_lock read-held.
 321  */
 322 struct task_struct *find_task_by_pid_type(int type, int nr)
 323 {
 324         return pid_task(find_pid(nr), type);
 325 }
 326
 327 EXPORT_SYMBOL(find_task_by_pid_type);
 328
 329 struct pid *get_task_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
 330 {
 331         struct pid *pid;
 332         rcu_read_lock();
 333         pid = get_pid(task->pids[type].pid);
 334         rcu_read_unlock();
 335         return pid;
 336 }
 337
 338 struct task_struct *fastcall get_pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
 339 {
 340         struct task_struct *result;
 341         rcu_read_lock();
 342         result = pid_task(pid, type);
 343         if (result)
 344                 get_task_struct(result);
 345         rcu_read_unlock();
 346         return result;
 347 }
 348
 349 struct pid *find_get_pid(pid_t nr)
 350 {
 351         struct pid *pid;
 352
 353         rcu_read_lock();
 354         pid = get_pid(find_pid(nr));
 355         rcu_read_unlock();
 356
 357         return pid;
 358 }
 359
 360 /*
 361  * Used by proc to find the first pid that is greater then or equal to nr.
 362  *
 363  * If there is a pid at nr this function is exactly the same as find_pid.
 364  */
 365 struct pid *find_ge_pid(int nr)
 366 {
 367         struct pid *pid;
 368
 369         do {
 370                 pid = find_pid(nr);
 371                 if (pid)
 372                         break;
 373                 nr = next_pidmap(task_active_pid_ns(current), nr);
 374         } while (nr > 0);
 375
 376         return pid;
 377 }
 378 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_get_pid);
 379
 380 struct pid_cache {
 381         int nr_ids;
 382         char name[16];
 383         struct kmem_cache *cachep;
 384         struct list_head list;
 385 };
 386
 387 static LIST_HEAD(pid_caches_lh);
 388 static DEFINE_MUTEX(pid_caches_mutex);
 389
 390 /*
 391  * creates the kmem cache to allocate pids from.
 392  * @nr_ids: the number of numerical ids this pid will have to carry
 393  */
 394
 395 static struct kmem_cache *create_pid_cachep(int nr_ids)
 396 {
 397         struct pid_cache *pcache;
 398         struct kmem_cache *cachep;
 399
 400         mutex_lock(&pid_caches_mutex);
 401         list_for_each_entry (pcache, &pid_caches_lh, list)
 402                 if (pcache->nr_ids == nr_ids)
 403                         goto out;
 404
 405         pcache = kmalloc(sizeof(struct pid_cache), GFP_KERNEL);
 406         if (pcache == NULL)
 407                 goto err_alloc;
 408
 409         snprintf(pcache->name, sizeof(pcache->name), "pid_%d", nr_ids);
 410         cachep = kmem_cache_create(pcache->name,
 411                         /* FIXME add numerical ids here */
 412                         sizeof(struct pid), 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
 413         if (cachep == NULL)
 414                 goto err_cachep;
 415
 416         pcache->nr_ids = nr_ids;
 417         pcache->cachep = cachep;
 418         list_add(&pcache->list, &pid_caches_lh);
 419 out:
 420         mutex_unlock(&pid_caches_mutex);
 421         return pcache->cachep;
 422
 423 err_cachep:
 424         kfree(pcache);
 425 err_alloc:
 426         mutex_unlock(&pid_caches_mutex);
 427         return NULL;
 428 }
 429
 430 struct pid_namespace *copy_pid_ns(unsigned long flags, struct pid_namespace *old_ns)
 431 {
 432         BUG_ON(!old_ns);
 433         get_pid_ns(old_ns);
 434         return old_ns;
 435 }
 436
 437 void free_pid_ns(struct kref *kref)
 438 {
 439         struct pid_namespace *ns;
 440
 441         ns = container_of(kref, struct pid_namespace, kref);
 442         kfree(ns);
 443 }
 444
 445 /*
 446  * The pid hash table is scaled according to the amount of memory in the
 447  * machine.  From a minimum of 16 slots up to 4096 slots at one gigabyte or
 448  * more.
 449  */
 450 void __init pidhash_init(void)
 451 {
 452         int i, pidhash_size;
 453         unsigned long megabytes = nr_kernel_pages >> (20 - PAGE_SHIFT);
 454
 455         pidhash_shift = max(4, fls(megabytes * 4));
 456         pidhash_shift = min(12, pidhash_shift);
 457         pidhash_size = 1 << pidhash_shift;
 458
 459         printk("PID hash table entries: %d (order: %d, %Zd bytes)\n",
 460                 pidhash_size, pidhash_shift,
 461                 pidhash_size * sizeof(struct hlist_head));
 462
 463         pid_hash = alloc_bootmem(pidhash_size * sizeof(*(pid_hash)));
 464         if (!pid_hash)
 465                 panic("Could not alloc pidhash!\n");
 466         for (i = 0; i < pidhash_size; i++)
 467                 INIT_HLIST_HEAD(&pid_hash[i]);
 468 }
 469
 470 void __init pidmap_init(void)
 471 {
 472         init_pid_ns.pidmap[0].page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 473         /* Reserve PID 0. We never call free_pidmap(0) */
 474         set_bit(0, init_pid_ns.pidmap[0].page);
 475         atomic_dec(&init_pid_ns.pidmap[0].nr_free);
 476
 477         init_pid_ns.pid_cachep = create_pid_cachep(1);
 478         if (init_pid_ns.pid_cachep == NULL)
 479                 panic("Can't create pid_1 cachep\n");
 480 }