git.oblomov.eu Git - linux-2.6/blob - 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
  18 #include <linux/interrupt.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/inet_connection_sock.h>
  28 #include <net/inet_sock.h>
  29 #include <net/route.h>
  30 #include <net/sock.h>
  31 #include <net/tcp_states.h>
  32
  33 #include <asm/atomic.h>
  34 #include <asm/byteorder.h>
  35
  36 /* This is for all connections with a full identity, no wildcards.
  37  * New scheme, half the table is for TIME_WAIT, the other half is
  38  * for the rest.  I'll experiment with dynamic table growth later.
  39  */
  40 struct inet_ehash_bucket {
  41         rwlock_t          lock;
  42         struct hlist_head chain;
  43 };
  44
  45 /* There are a few simple rules, which allow for local port reuse by
  46  * an application.  In essence:
  47  *
  48  *      1) Sockets bound to different interfaces may share a local port.
  49  *         Failing that, goto test 2.
  50  *      2) If all sockets have sk->sk_reuse set, and none of them are in
  51  *         TCP_LISTEN state, the port may be shared.
  52  *         Failing that, goto test 3.
  53  *      3) If all sockets are bound to a specific inet_sk(sk)->rcv_saddr local
  54  *         address, and none of them are the same, the port may be
  55  *         shared.
  56  *         Failing this, the port cannot be shared.
  57  *
  58  * The interesting point, is test #2.  This is what an FTP server does
  59  * all day.  To optimize this case we use a specific flag bit defined
  60  * below.  As we add sockets to a bind bucket list, we perform a
  61  * check of: (newsk->sk_reuse && (newsk->sk_state != TCP_LISTEN))
  62  * As long as all sockets added to a bind bucket pass this test,
  63  * the flag bit will be set.
  64  * The resulting situation is that tcp_v[46]_verify_bind() can just check
  65  * for this flag bit, if it is set and the socket trying to bind has
  66  * sk->sk_reuse set, we don't even have to walk the owners list at all,
  67  * we return that it is ok to bind this socket to the requested local port.
  68  *
  69  * Sounds like a lot of work, but it is worth it.  In a more naive
  70  * implementation (ie. current FreeBSD etc.) the entire list of ports
  71  * must be walked for each data port opened by an ftp server.  Needless
  72  * to say, this does not scale at all.  With a couple thousand FTP
  73  * users logged onto your box, isn't it nice to know that new data
  74  * ports are created in O(1) time?  I thought so. ;-)   -DaveM
  75  */
  76 struct inet_bind_bucket {
  77         unsigned short          port;
  78         signed short            fastreuse;
  79         struct hlist_node       node;
  80         struct hlist_head       owners;
  81 };
  82
  83 #define inet_bind_bucket_for_each(tb, node, head) \
  84         hlist_for_each_entry(tb, node, head, node)
  85
  86 struct inet_bind_hashbucket {
  87         spinlock_t              lock;
  88         struct hlist_head       chain;
  89 };
  90
  91 /* This is for listening sockets, thus all sockets which possess wildcards. */
  92 #define INET_LHTABLE_SIZE       32      /* Yes, really, this is all you need. */
  93
  94 struct inet_hashinfo {
  95         /* This is for sockets with full identity only.  Sockets here will
  96          * always be without wildcards and will have the following invariant:
  97          *
  98          *          TCP_ESTABLISHED <= sk->sk_state < TCP_CLOSE
  99          *
 100          * First half of the table is for sockets not in TIME_WAIT, second half
 101          * is for TIME_WAIT sockets only.
 102          */
 103         struct inet_ehash_bucket        *ehash;
 104
 105         /* Ok, let's try this, I give up, we do need a local binding
 106          * TCP hash as well as the others for fast bind/connect.
 107          */
 108         struct inet_bind_hashbucket     *bhash;
 109
 110         int                             bhash_size;
 111         unsigned int                    ehash_size;
 112
 113         /* All sockets in TCP_LISTEN state will be in here.  This is the only
 114          * table where wildcard'd TCP sockets can exist.  Hash function here
 115          * is just local port number.
 116          */
 117         struct hlist_head               listening_hash[INET_LHTABLE_SIZE];
 118
 119         /* All the above members are written once at bootup and
 120          * never written again _or_ are predominantly read-access.
 121          *
 122          * Now align to a new cache line as all the following members
 123          * are often dirty.
 124          */
 125         rwlock_t                        lhash_lock ____cacheline_aligned;
 126         atomic_t                        lhash_users;
 127         wait_queue_head_t               lhash_wait;
 128         kmem_cache_t                    *bind_bucket_cachep;
 129 };
 130
 131 static inline struct inet_ehash_bucket *inet_ehash_bucket(
 132         struct inet_hashinfo *hashinfo,
 133         unsigned int hash)
 134 {
 135         return &hashinfo->ehash[hash & (hashinfo->ehash_size - 1)];
 136 }
 137
 138 extern struct inet_bind_bucket *
 139                     inet_bind_bucket_create(kmem_cache_t *cachep,
 140                                             struct inet_bind_hashbucket *head,
 141                                             const unsigned short snum);
 142 extern void inet_bind_bucket_destroy(kmem_cache_t *cachep,
 143                                      struct inet_bind_bucket *tb);
 144
 145 static inline int inet_bhashfn(const __u16 lport, const int bhash_size)
 146 {
 147         return lport & (bhash_size - 1);
 148 }
 149
 150 extern void inet_bind_hash(struct sock *sk, struct inet_bind_bucket *tb,
 151                            const unsigned short snum);
 152
 153 /* These can have wildcards, don't try too hard. */
 154 static inline int inet_lhashfn(const unsigned short num)
 155 {
 156         return num & (INET_LHTABLE_SIZE - 1);
 157 }
 158
 159 static inline int inet_sk_listen_hashfn(const struct sock *sk)
 160 {
 161         return inet_lhashfn(inet_sk(sk)->num);
 162 }
 163
 164 /* Caller must disable local BH processing. */
 165 static inline void __inet_inherit_port(struct inet_hashinfo *table,
 166                                        struct sock *sk, struct sock *child)
 167 {
 168         const int bhash = inet_bhashfn(inet_sk(child)->num, table->bhash_size);
 169         struct inet_bind_hashbucket *head = &table->bhash[bhash];
 170         struct inet_bind_bucket *tb;
 171
 172         spin_lock(&head->lock);
 173         tb = inet_csk(sk)->icsk_bind_hash;
 174         sk_add_bind_node(child, &tb->owners);
 175         inet_csk(child)->icsk_bind_hash = tb;
 176         spin_unlock(&head->lock);
 177 }
 178
 179 static inline void inet_inherit_port(struct inet_hashinfo *table,
 180                                      struct sock *sk, struct sock *child)
 181 {
 182         local_bh_disable();
 183         __inet_inherit_port(table, sk, child);
 184         local_bh_enable();
 185 }
 186
 187 extern void inet_put_port(struct inet_hashinfo *table, struct sock *sk);
 188
 189 extern void inet_listen_wlock(struct inet_hashinfo *hashinfo);
 190
 191 /*
 192  * - We may sleep inside this lock.
 193  * - If sleeping is not required (or called from BH),
 194  *   use plain read_(un)lock(&inet_hashinfo.lhash_lock).
 195  */
 196 static inline void inet_listen_lock(struct inet_hashinfo *hashinfo)
 197 {
 198         /* read_lock synchronizes to candidates to writers */
 199         read_lock(&hashinfo->lhash_lock);
 200         atomic_inc(&hashinfo->lhash_users);
 201         read_unlock(&hashinfo->lhash_lock);
 202 }
 203
 204 static inline void inet_listen_unlock(struct inet_hashinfo *hashinfo)
 205 {
 206         if (atomic_dec_and_test(&hashinfo->lhash_users))
 207                 wake_up(&hashinfo->lhash_wait);
 208 }
 209
 210 static inline void __inet_hash(struct inet_hashinfo *hashinfo,
 211                                struct sock *sk, const int listen_possible)
 212 {
 213         struct hlist_head *list;
 214         rwlock_t *lock;
 215
 216         BUG_TRAP(sk_unhashed(sk));
 217         if (listen_possible && sk->sk_state == TCP_LISTEN) {
 218                 list = &hashinfo->listening_hash[inet_sk_listen_hashfn(sk)];
 219                 lock = &hashinfo->lhash_lock;
 220                 inet_listen_wlock(hashinfo);
 221         } else {
 222                 struct inet_ehash_bucket *head;
 223                 sk->sk_hash = inet_sk_ehashfn(sk);
 224                 head = inet_ehash_bucket(hashinfo, sk->sk_hash);
 225                 list = &head->chain;
 226                 lock = &head->lock;
 227                 write_lock(lock);
 228         }
 229         __sk_add_node(sk, list);
 230         sock_prot_inc_use(sk->sk_prot);
 231         write_unlock(lock);
 232         if (listen_possible && sk->sk_state == TCP_LISTEN)
 233                 wake_up(&hashinfo->lhash_wait);
 234 }
 235
 236 static inline void inet_hash(struct inet_hashinfo *hashinfo, struct sock *sk)
 237 {
 238         if (sk->sk_state != TCP_CLOSE) {
 239                 local_bh_disable();
 240                 __inet_hash(hashinfo, sk, 1);
 241                 local_bh_enable();
 242         }
 243 }
 244
 245 static inline void inet_unhash(struct inet_hashinfo *hashinfo, struct sock *sk)
 246 {
 247         rwlock_t *lock;
 248
 249         if (sk_unhashed(sk))
 250                 goto out;
 251
 252         if (sk->sk_state == TCP_LISTEN) {
 253                 local_bh_disable();
 254                 inet_listen_wlock(hashinfo);
 255                 lock = &hashinfo->lhash_lock;
 256         } else {
 257                 lock = &inet_ehash_bucket(hashinfo, sk->sk_hash)->lock;
 258                 write_lock_bh(lock);
 259         }
 260
 261         if (__sk_del_node_init(sk))
 262                 sock_prot_dec_use(sk->sk_prot);
 263         write_unlock_bh(lock);
 264 out:
 265         if (sk->sk_state == TCP_LISTEN)
 266                 wake_up(&hashinfo->lhash_wait);
 267 }
 268
 269 static inline int inet_iif(const struct sk_buff *skb)
 270 {
 271         return ((struct rtable *)skb->dst)->rt_iif;
 272 }
 273
 274 extern struct sock *__inet_lookup_listener(const struct hlist_head *head,
 275                                            const u32 daddr,
 276                                            const unsigned short hnum,
 277                                            const int dif);
 278
 279 /* Optimize the common listener case. */
 280 static inline struct sock *
 281                 inet_lookup_listener(struct inet_hashinfo *hashinfo,
 282                                      const u32 daddr,
 283                                      const unsigned short hnum, const int dif)
 284 {
 285         struct sock *sk = NULL;
 286         const struct hlist_head *head;
 287
 288         read_lock(&hashinfo->lhash_lock);
 289         head = &hashinfo->listening_hash[inet_lhashfn(hnum)];
 290         if (!hlist_empty(head)) {
 291                 const struct inet_sock *inet = inet_sk((sk = __sk_head(head)));
 292
 293                 if (inet->num == hnum && !sk->sk_node.next &&
 294                     (!inet->rcv_saddr || inet->rcv_saddr == daddr) &&
 295                     (sk->sk_family == PF_INET || !ipv6_only_sock(sk)) &&
 296                     !sk->sk_bound_dev_if)
 297                         goto sherry_cache;
 298                 sk = __inet_lookup_listener(head, daddr, hnum, dif);
 299         }
 300         if (sk) {
 301 sherry_cache:
 302                 sock_hold(sk);
 303         }
 304         read_unlock(&hashinfo->lhash_lock);
 305         return sk;
 306 }
 307
 308 /* Socket demux engine toys. */
 309 #ifdef __BIG_ENDIAN
 310 #define INET_COMBINED_PORTS(__sport, __dport) \
 311         (((__u32)(__sport) << 16) | (__u32)(__dport))
 312 #else /* __LITTLE_ENDIAN */
 313 #define INET_COMBINED_PORTS(__sport, __dport) \
 314         (((__u32)(__dport) << 16) | (__u32)(__sport))
 315 #endif
 316
 317 #if (BITS_PER_LONG == 64)
 318 #ifdef __BIG_ENDIAN
 319 #define INET_ADDR_COOKIE(__name, __saddr, __daddr) \
 320         const __u64 __name = (((__u64)(__saddr)) << 32) | ((__u64)(__daddr));
 321 #else /* __LITTLE_ENDIAN */
 322 #define INET_ADDR_COOKIE(__name, __saddr, __daddr) \
 323         const __u64 __name = (((__u64)(__daddr)) << 32) | ((__u64)(__saddr));
 324 #endif /* __BIG_ENDIAN */
 325 #define INET_MATCH(__sk, __hash, __cookie, __saddr, __daddr, __ports, __dif)\
 326         (((__sk)->sk_hash == (__hash))                          &&      \
 327          ((*((__u64 *)&(inet_sk(__sk)->daddr))) == (__cookie))  &&      \
 328          ((*((__u32 *)&(inet_sk(__sk)->dport))) == (__ports))   &&      \
 329          (!((__sk)->sk_bound_dev_if) || ((__sk)->sk_bound_dev_if == (__dif))))
 330 #define INET_TW_MATCH(__sk, __hash, __cookie, __saddr, __daddr, __ports, __dif)\
 331         (((__sk)->sk_hash == (__hash))                          &&      \
 332          ((*((__u64 *)&(inet_twsk(__sk)->tw_daddr))) == (__cookie)) &&  \
 333          ((*((__u32 *)&(inet_twsk(__sk)->tw_dport))) == (__ports)) &&   \
 334          (!((__sk)->sk_bound_dev_if) || ((__sk)->sk_bound_dev_if == (__dif))))
 335 #else /* 32-bit arch */
 336 #define INET_ADDR_COOKIE(__name, __saddr, __daddr)
 337 #define INET_MATCH(__sk, __hash, __cookie, __saddr, __daddr, __ports, __dif)    \
 338         (((__sk)->sk_hash == (__hash))                          &&      \
 339          (inet_sk(__sk)->daddr          == (__saddr))           &&      \
 340          (inet_sk(__sk)->rcv_saddr      == (__daddr))           &&      \
 341          ((*((__u32 *)&(inet_sk(__sk)->dport))) == (__ports))   &&      \
 342          (!((__sk)->sk_bound_dev_if) || ((__sk)->sk_bound_dev_if == (__dif))))
 343 #define INET_TW_MATCH(__sk, __hash,__cookie, __saddr, __daddr, __ports, __dif)  \
 344         (((__sk)->sk_hash == (__hash))                          &&      \
 345          (inet_twsk(__sk)->tw_daddr     == (__saddr))           &&      \
 346          (inet_twsk(__sk)->tw_rcv_saddr == (__daddr))           &&      \
 347          ((*((__u32 *)&(inet_twsk(__sk)->tw_dport))) == (__ports)) &&   \
 348          (!((__sk)->sk_bound_dev_if) || ((__sk)->sk_bound_dev_if == (__dif))))
 349 #endif /* 64-bit arch */
 350
 351 /*
 352  * Sockets in TCP_CLOSE state are _always_ taken out of the hash, so we need
 353  * not check it for lookups anymore, thanks Alexey. -DaveM
 354  *
 355  * Local BH must be disabled here.
 356  */
 357 static inline struct sock *
 358         __inet_lookup_established(struct inet_hashinfo *hashinfo,
 359                                   const u32 saddr, const u16 sport,
 360                                   const u32 daddr, const u16 hnum,
 361                                   const int dif)
 362 {
 363         INET_ADDR_COOKIE(acookie, saddr, daddr)
 364         const __u32 ports = INET_COMBINED_PORTS(sport, hnum);
 365         struct sock *sk;
 366         const struct hlist_node *node;
 367         /* Optimize here for direct hit, only listening connections can
 368          * have wildcards anyways.
 369          */
 370         unsigned int hash = inet_ehashfn(daddr, hnum, saddr, sport);
 371         struct inet_ehash_bucket *head = inet_ehash_bucket(hashinfo, hash);
 372
 373         prefetch(head->chain.first);
 374         read_lock(&head->lock);
 375         sk_for_each(sk, node, &head->chain) {
 376                 if (INET_MATCH(sk, hash, acookie, saddr, daddr, ports, dif))
 377                         goto hit; /* You sunk my battleship! */
 378         }
 379
 380         /* Must check for a TIME_WAIT'er before going to listener hash. */
 381         sk_for_each(sk, node, &(head + hashinfo->ehash_size)->chain) {
 382                 if (INET_TW_MATCH(sk, hash, acookie, saddr, daddr, ports, dif))
 383                         goto hit;
 384         }
 385         sk = NULL;
 386 out:
 387         read_unlock(&head->lock);
 388         return sk;
 389 hit:
 390         sock_hold(sk);
 391         goto out;
 392 }
 393
 394 static inline struct sock *__inet_lookup(struct inet_hashinfo *hashinfo,
 395                                          const u32 saddr, const u16 sport,
 396                                          const u32 daddr, const u16 hnum,
 397                                          const int dif)
 398 {
 399         struct sock *sk = __inet_lookup_established(hashinfo, saddr, sport, daddr,
 400                                                     hnum, dif);
 401         return sk ? : inet_lookup_listener(hashinfo, daddr, hnum, dif);
 402 }
 403
 404 static inline struct sock *inet_lookup(struct inet_hashinfo *hashinfo,
 405                                        const u32 saddr, const u16 sport,
 406                                        const u32 daddr, const u16 dport,
 407                                        const int dif)
 408 {
 409         struct sock *sk;
 410
 411         local_bh_disable();
 412         sk = __inet_lookup(hashinfo, saddr, sport, daddr, ntohs(dport), dif);
 413         local_bh_enable();
 414
 415         return sk;
 416 }
 417
 418 extern int inet_hash_connect(struct inet_timewait_death_row *death_row,
 419                              struct sock *sk);
 420 #endif /* _INET_HASHTABLES_H */