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/sock.h>
  30 #include <net/tcp_states.h>
  31
  32 #include <asm/atomic.h>
  33 #include <asm/byteorder.h>
  34
  35 /* This is for all connections with a full identity, no wildcards.
  36  * One chain is dedicated to TIME_WAIT sockets.
  37  * I'll experiment with dynamic table growth later.
  38  */
  39 struct inet_ehash_bucket {
  40         rwlock_t          lock;
  41         struct hlist_head chain;
  42         struct hlist_head twchain;
  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          * TIME_WAIT sockets use a separate chain (twchain).
 101          */
 102         struct inet_ehash_bucket        *ehash;
 103
 104         /* Ok, let's try this, I give up, we do need a local binding
 105          * TCP hash as well as the others for fast bind/connect.
 106          */
 107         struct inet_bind_hashbucket     *bhash;
 108
 109         unsigned int                    bhash_size;
 110         unsigned int                    ehash_size;
 111
 112         /* All sockets in TCP_LISTEN state will be in here.  This is the only
 113          * table where wildcard'd TCP sockets can exist.  Hash function here
 114          * is just local port number.
 115          */
 116         struct hlist_head               listening_hash[INET_LHTABLE_SIZE];
 117
 118         /* All the above members are written once at bootup and
 119          * never written again _or_ are predominantly read-access.
 120          *
 121          * Now align to a new cache line as all the following members
 122          * are often dirty.
 123          */
 124         rwlock_t                        lhash_lock ____cacheline_aligned;
 125         atomic_t                        lhash_users;
 126         wait_queue_head_t               lhash_wait;
 127         struct kmem_cache                       *bind_bucket_cachep;
 128 };
 129
 130 static inline struct inet_ehash_bucket *inet_ehash_bucket(
 131         struct inet_hashinfo *hashinfo,
 132         unsigned int hash)
 133 {
 134         return &hashinfo->ehash[hash & (hashinfo->ehash_size - 1)];
 135 }
 136
 137 extern struct inet_bind_bucket *
 138                     inet_bind_bucket_create(struct kmem_cache *cachep,
 139                                             struct inet_bind_hashbucket *head,
 140                                             const unsigned short snum);
 141 extern void inet_bind_bucket_destroy(struct kmem_cache *cachep,
 142                                      struct inet_bind_bucket *tb);
 143
 144 static inline int inet_bhashfn(const __u16 lport, const int bhash_size)
 145 {
 146         return lport & (bhash_size - 1);
 147 }
 148
 149 extern void inet_bind_hash(struct sock *sk, struct inet_bind_bucket *tb,
 150                            const unsigned short snum);
 151
 152 /* These can have wildcards, don't try too hard. */
 153 static inline int inet_lhashfn(const unsigned short num)
 154 {
 155         return num & (INET_LHTABLE_SIZE - 1);
 156 }
 157
 158 static inline int inet_sk_listen_hashfn(const struct sock *sk)
 159 {
 160         return inet_lhashfn(inet_sk(sk)->num);
 161 }
 162
 163 /* Caller must disable local BH processing. */
 164 static inline void __inet_inherit_port(struct inet_hashinfo *table,
 165                                        struct sock *sk, struct sock *child)
 166 {
 167         const int bhash = inet_bhashfn(inet_sk(child)->num, table->bhash_size);
 168         struct inet_bind_hashbucket *head = &table->bhash[bhash];
 169         struct inet_bind_bucket *tb;
 170
 171         spin_lock(&head->lock);
 172         tb = inet_csk(sk)->icsk_bind_hash;
 173         sk_add_bind_node(child, &tb->owners);
 174         inet_csk(child)->icsk_bind_hash = tb;
 175         spin_unlock(&head->lock);
 176 }
 177
 178 static inline void inet_inherit_port(struct inet_hashinfo *table,
 179                                      struct sock *sk, struct sock *child)
 180 {
 181         local_bh_disable();
 182         __inet_inherit_port(table, sk, child);
 183         local_bh_enable();
 184 }
 185
 186 extern void inet_put_port(struct inet_hashinfo *table, struct sock *sk);
 187
 188 extern void inet_listen_wlock(struct inet_hashinfo *hashinfo);
 189
 190 /*
 191  * - We may sleep inside this lock.
 192  * - If sleeping is not required (or called from BH),
 193  *   use plain read_(un)lock(&inet_hashinfo.lhash_lock).
 194  */
 195 static inline void inet_listen_lock(struct inet_hashinfo *hashinfo)
 196 {
 197         /* read_lock synchronizes to candidates to writers */
 198         read_lock(&hashinfo->lhash_lock);
 199         atomic_inc(&hashinfo->lhash_users);
 200         read_unlock(&hashinfo->lhash_lock);
 201 }
 202
 203 static inline void inet_listen_unlock(struct inet_hashinfo *hashinfo)
 204 {
 205         if (atomic_dec_and_test(&hashinfo->lhash_users))
 206                 wake_up(&hashinfo->lhash_wait);
 207 }
 208
 209 static inline void __inet_hash(struct inet_hashinfo *hashinfo,
 210                                struct sock *sk, const int listen_possible)
 211 {
 212         struct hlist_head *list;
 213         rwlock_t *lock;
 214
 215         BUG_TRAP(sk_unhashed(sk));
 216         if (listen_possible && sk->sk_state == TCP_LISTEN) {
 217                 list = &hashinfo->listening_hash[inet_sk_listen_hashfn(sk)];
 218                 lock = &hashinfo->lhash_lock;
 219                 inet_listen_wlock(hashinfo);
 220         } else {
 221                 struct inet_ehash_bucket *head;
 222                 sk->sk_hash = inet_sk_ehashfn(sk);
 223                 head = inet_ehash_bucket(hashinfo, sk->sk_hash);
 224                 list = &head->chain;
 225                 lock = &head->lock;
 226                 write_lock(lock);
 227         }
 228         __sk_add_node(sk, list);
 229         sock_prot_inc_use(sk->sk_prot);
 230         write_unlock(lock);
 231         if (listen_possible && sk->sk_state == TCP_LISTEN)
 232                 wake_up(&hashinfo->lhash_wait);
 233 }
 234
 235 static inline void inet_hash(struct inet_hashinfo *hashinfo, struct sock *sk)
 236 {
 237         if (sk->sk_state != TCP_CLOSE) {
 238                 local_bh_disable();
 239                 __inet_hash(hashinfo, sk, 1);
 240                 local_bh_enable();
 241         }
 242 }
 243
 244 static inline void inet_unhash(struct inet_hashinfo *hashinfo, struct sock *sk)
 245 {
 246         rwlock_t *lock;
 247
 248         if (sk_unhashed(sk))
 249                 goto out;
 250
 251         if (sk->sk_state == TCP_LISTEN) {
 252                 local_bh_disable();
 253                 inet_listen_wlock(hashinfo);
 254                 lock = &hashinfo->lhash_lock;
 255         } else {
 256                 lock = &inet_ehash_bucket(hashinfo, sk->sk_hash)->lock;
 257                 write_lock_bh(lock);
 258         }
 259
 260         if (__sk_del_node_init(sk))
 261                 sock_prot_dec_use(sk->sk_prot);
 262         write_unlock_bh(lock);
 263 out:
 264         if (sk->sk_state == TCP_LISTEN)
 265                 wake_up(&hashinfo->lhash_wait);
 266 }
 267
 268 extern struct sock *__inet_lookup_listener(struct inet_hashinfo *hashinfo,
 269                                            const __be32 daddr,
 270                                            const unsigned short hnum,
 271                                            const int dif);
 272
 273 static inline struct sock *inet_lookup_listener(struct inet_hashinfo *hashinfo,
 274                                                 __be32 daddr, __be16 dport, int dif)
 275 {
 276         return __inet_lookup_listener(hashinfo, daddr, ntohs(dport), dif);
 277 }
 278
 279 /* Socket demux engine toys. */
 280 /* What happens here is ugly; there's a pair of adjacent fields in
 281    struct inet_sock; __be16 dport followed by __u16 num.  We want to
 282    search by pair, so we combine the keys into a single 32bit value
 283    and compare with 32bit value read from &...->dport.  Let's at least
 284    make sure that it's not mixed with anything else...
 285    On 64bit targets we combine comparisons with pair of adjacent __be32
 286    fields in the same way.
 287 */
 288 typedef __u32 __bitwise __portpair;
 289 #ifdef __BIG_ENDIAN
 290 #define INET_COMBINED_PORTS(__sport, __dport) \
 291         ((__force __portpair)(((__force __u32)(__be16)(__sport) << 16) | (__u32)(__dport)))
 292 #else /* __LITTLE_ENDIAN */
 293 #define INET_COMBINED_PORTS(__sport, __dport) \
 294         ((__force __portpair)(((__u32)(__dport) << 16) | (__force __u32)(__be16)(__sport)))
 295 #endif
 296
 297 #if (BITS_PER_LONG == 64)
 298 typedef __u64 __bitwise __addrpair;
 299 #ifdef __BIG_ENDIAN
 300 #define INET_ADDR_COOKIE(__name, __saddr, __daddr) \
 301         const __addrpair __name = (__force __addrpair) ( \
 302                                    (((__force __u64)(__be32)(__saddr)) << 32) | \
 303                                    ((__force __u64)(__be32)(__daddr)));
 304 #else /* __LITTLE_ENDIAN */
 305 #define INET_ADDR_COOKIE(__name, __saddr, __daddr) \
 306         const __addrpair __name = (__force __addrpair) ( \
 307                                    (((__force __u64)(__be32)(__daddr)) << 32) | \
 308                                    ((__force __u64)(__be32)(__saddr)));
 309 #endif /* __BIG_ENDIAN */
 310 #define INET_MATCH(__sk, __hash, __cookie, __saddr, __daddr, __ports, __dif)\
 311         (((__sk)->sk_hash == (__hash))                          &&      \
 312          ((*((__addrpair *)&(inet_sk(__sk)->daddr))) == (__cookie))     &&      \
 313          ((*((__portpair *)&(inet_sk(__sk)->dport))) == (__ports))      &&      \
 314          (!((__sk)->sk_bound_dev_if) || ((__sk)->sk_bound_dev_if == (__dif))))
 315 #define INET_TW_MATCH(__sk, __hash, __cookie, __saddr, __daddr, __ports, __dif)\
 316         (((__sk)->sk_hash == (__hash))                          &&      \
 317          ((*((__addrpair *)&(inet_twsk(__sk)->tw_daddr))) == (__cookie)) &&     \
 318          ((*((__portpair *)&(inet_twsk(__sk)->tw_dport))) == (__ports)) &&      \
 319          (!((__sk)->sk_bound_dev_if) || ((__sk)->sk_bound_dev_if == (__dif))))
 320 #else /* 32-bit arch */
 321 #define INET_ADDR_COOKIE(__name, __saddr, __daddr)
 322 #define INET_MATCH(__sk, __hash, __cookie, __saddr, __daddr, __ports, __dif)    \
 323         (((__sk)->sk_hash == (__hash))                          &&      \
 324          (inet_sk(__sk)->daddr          == (__saddr))           &&      \
 325          (inet_sk(__sk)->rcv_saddr      == (__daddr))           &&      \
 326          ((*((__portpair *)&(inet_sk(__sk)->dport))) == (__ports))      &&      \
 327          (!((__sk)->sk_bound_dev_if) || ((__sk)->sk_bound_dev_if == (__dif))))
 328 #define INET_TW_MATCH(__sk, __hash,__cookie, __saddr, __daddr, __ports, __dif)  \
 329         (((__sk)->sk_hash == (__hash))                          &&      \
 330          (inet_twsk(__sk)->tw_daddr     == (__saddr))           &&      \
 331          (inet_twsk(__sk)->tw_rcv_saddr == (__daddr))           &&      \
 332          ((*((__portpair *)&(inet_twsk(__sk)->tw_dport))) == (__ports)) &&      \
 333          (!((__sk)->sk_bound_dev_if) || ((__sk)->sk_bound_dev_if == (__dif))))
 334 #endif /* 64-bit arch */
 335
 336 /*
 337  * Sockets in TCP_CLOSE state are _always_ taken out of the hash, so we need
 338  * not check it for lookups anymore, thanks Alexey. -DaveM
 339  *
 340  * Local BH must be disabled here.
 341  */
 342 static inline struct sock *
 343         __inet_lookup_established(struct inet_hashinfo *hashinfo,
 344                                   const __be32 saddr, const __be16 sport,
 345                                   const __be32 daddr, const u16 hnum,
 346                                   const int dif)
 347 {
 348         INET_ADDR_COOKIE(acookie, saddr, daddr)
 349         const __portpair ports = INET_COMBINED_PORTS(sport, hnum);
 350         struct sock *sk;
 351         const struct hlist_node *node;
 352         /* Optimize here for direct hit, only listening connections can
 353          * have wildcards anyways.
 354          */
 355         unsigned int hash = inet_ehashfn(daddr, hnum, saddr, sport);
 356         struct inet_ehash_bucket *head = inet_ehash_bucket(hashinfo, hash);
 357
 358         prefetch(head->chain.first);
 359         read_lock(&head->lock);
 360         sk_for_each(sk, node, &head->chain) {
 361                 if (INET_MATCH(sk, hash, acookie, saddr, daddr, ports, dif))
 362                         goto hit; /* You sunk my battleship! */
 363         }
 364
 365         /* Must check for a TIME_WAIT'er before going to listener hash. */
 366         sk_for_each(sk, node, &head->twchain) {
 367                 if (INET_TW_MATCH(sk, hash, acookie, saddr, daddr, ports, dif))
 368                         goto hit;
 369         }
 370         sk = NULL;
 371 out:
 372         read_unlock(&head->lock);
 373         return sk;
 374 hit:
 375         sock_hold(sk);
 376         goto out;
 377 }
 378
 379 static inline struct sock *
 380         inet_lookup_established(struct inet_hashinfo *hashinfo,
 381                                 const __be32 saddr, const __be16 sport,
 382                                 const __be32 daddr, const __be16 dport,
 383                                 const int dif)
 384 {
 385         return __inet_lookup_established(hashinfo, saddr, sport, daddr,
 386                                          ntohs(dport), dif);
 387 }
 388
 389 static inline struct sock *__inet_lookup(struct inet_hashinfo *hashinfo,
 390                                          const __be32 saddr, const __be16 sport,
 391                                          const __be32 daddr, const __be16 dport,
 392                                          const int dif)
 393 {
 394         u16 hnum = ntohs(dport);
 395         struct sock *sk = __inet_lookup_established(hashinfo, saddr, sport, daddr,
 396                                                     hnum, dif);
 397         return sk ? : __inet_lookup_listener(hashinfo, daddr, hnum, dif);
 398 }
 399
 400 static inline struct sock *inet_lookup(struct inet_hashinfo *hashinfo,
 401                                        const __be32 saddr, const __be16 sport,
 402                                        const __be32 daddr, const __be16 dport,
 403                                        const int dif)
 404 {
 405         struct sock *sk;
 406
 407         local_bh_disable();
 408         sk = __inet_lookup(hashinfo, saddr, sport, daddr, dport, dif);
 409         local_bh_enable();
 410
 411         return sk;
 412 }
 413
 414 extern int inet_hash_connect(struct inet_timewait_death_row *death_row,
 415                              struct sock *sk);
 416 #endif /* _INET_HASHTABLES_H */