[POWERPC] pasemi: clean up mdio_gpio a bit
[linux-2.6] / net / ipv4 / inetpeer.c
1 /*
2  *              INETPEER - A storage for permanent information about peers
3  *
4  *  This source is covered by the GNU GPL, the same as all kernel sources.
5  *
6  *  Version:    $Id: inetpeer.c,v 1.7 2001/09/20 21:22:50 davem Exp $
7  *
8  *  Authors:    Andrey V. Savochkin <saw@msu.ru>
9  */
10
11 #include <linux/module.h>
12 #include <linux/types.h>
13 #include <linux/slab.h>
14 #include <linux/interrupt.h>
15 #include <linux/spinlock.h>
16 #include <linux/random.h>
17 #include <linux/timer.h>
18 #include <linux/time.h>
19 #include <linux/kernel.h>
20 #include <linux/mm.h>
21 #include <linux/net.h>
22 #include <net/ip.h>
23 #include <net/inetpeer.h>
24
25 /*
26  *  Theory of operations.
27  *  We keep one entry for each peer IP address.  The nodes contains long-living
28  *  information about the peer which doesn't depend on routes.
29  *  At this moment this information consists only of ID field for the next
30  *  outgoing IP packet.  This field is incremented with each packet as encoded
31  *  in inet_getid() function (include/net/inetpeer.h).
32  *  At the moment of writing this notes identifier of IP packets is generated
33  *  to be unpredictable using this code only for packets subjected
34  *  (actually or potentially) to defragmentation.  I.e. DF packets less than
35  *  PMTU in size uses a constant ID and do not use this code (see
36  *  ip_select_ident() in include/net/ip.h).
37  *
38  *  Route cache entries hold references to our nodes.
39  *  New cache entries get references via lookup by destination IP address in
40  *  the avl tree.  The reference is grabbed only when it's needed i.e. only
41  *  when we try to output IP packet which needs an unpredictable ID (see
42  *  __ip_select_ident() in net/ipv4/route.c).
43  *  Nodes are removed only when reference counter goes to 0.
44  *  When it's happened the node may be removed when a sufficient amount of
45  *  time has been passed since its last use.  The less-recently-used entry can
46  *  also be removed if the pool is overloaded i.e. if the total amount of
47  *  entries is greater-or-equal than the threshold.
48  *
49  *  Node pool is organised as an AVL tree.
50  *  Such an implementation has been chosen not just for fun.  It's a way to
51  *  prevent easy and efficient DoS attacks by creating hash collisions.  A huge
52  *  amount of long living nodes in a single hash slot would significantly delay
53  *  lookups performed with disabled BHs.
54  *
55  *  Serialisation issues.
56  *  1.  Nodes may appear in the tree only with the pool write lock held.
57  *  2.  Nodes may disappear from the tree only with the pool write lock held
58  *      AND reference count being 0.
59  *  3.  Nodes appears and disappears from unused node list only under
60  *      "inet_peer_unused_lock".
61  *  4.  Global variable peer_total is modified under the pool lock.
62  *  5.  struct inet_peer fields modification:
63  *              avl_left, avl_right, avl_parent, avl_height: pool lock
64  *              unused: unused node list lock
65  *              refcnt: atomically against modifications on other CPU;
66  *                 usually under some other lock to prevent node disappearing
67  *              dtime: unused node list lock
68  *              v4daddr: unchangeable
69  *              ip_id_count: idlock
70  */
71
72 /* Exported for inet_getid inline function.  */
73 DEFINE_SPINLOCK(inet_peer_idlock);
74
75 static struct kmem_cache *peer_cachep __read_mostly;
76
77 #define node_height(x) x->avl_height
78 static struct inet_peer peer_fake_node = {
79         .avl_left       = &peer_fake_node,
80         .avl_right      = &peer_fake_node,
81         .avl_height     = 0
82 };
83 #define peer_avl_empty (&peer_fake_node)
84 static struct inet_peer *peer_root = peer_avl_empty;
85 static DEFINE_RWLOCK(peer_pool_lock);
86 #define PEER_MAXDEPTH 40 /* sufficient for about 2^27 nodes */
87
88 static int peer_total;
89 /* Exported for sysctl_net_ipv4.  */
90 int inet_peer_threshold __read_mostly = 65536 + 128;    /* start to throw entries more
91                                          * aggressively at this stage */
92 int inet_peer_minttl __read_mostly = 120 * HZ;  /* TTL under high load: 120 sec */
93 int inet_peer_maxttl __read_mostly = 10 * 60 * HZ;      /* usual time to live: 10 min */
94 int inet_peer_gc_mintime __read_mostly = 10 * HZ;
95 int inet_peer_gc_maxtime __read_mostly = 120 * HZ;
96
97 static LIST_HEAD(unused_peers);
98 static DEFINE_SPINLOCK(inet_peer_unused_lock);
99
100 static void peer_check_expire(unsigned long dummy);
101 static DEFINE_TIMER(peer_periodic_timer, peer_check_expire, 0, 0);
102
103
104 /* Called from ip_output.c:ip_init  */
105 void __init inet_initpeers(void)
106 {
107         struct sysinfo si;
108
109         /* Use the straight interface to information about memory. */
110         si_meminfo(&si);
111         /* The values below were suggested by Alexey Kuznetsov
112          * <kuznet@ms2.inr.ac.ru>.  I don't have any opinion about the values
113          * myself.  --SAW
114          */
115         if (si.totalram <= (32768*1024)/PAGE_SIZE)
116                 inet_peer_threshold >>= 1; /* max pool size about 1MB on IA32 */
117         if (si.totalram <= (16384*1024)/PAGE_SIZE)
118                 inet_peer_threshold >>= 1; /* about 512KB */
119         if (si.totalram <= (8192*1024)/PAGE_SIZE)
120                 inet_peer_threshold >>= 2; /* about 128KB */
121
122         peer_cachep = kmem_cache_create("inet_peer_cache",
123                         sizeof(struct inet_peer),
124                         0, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC,
125                         NULL);
126
127         /* All the timers, started at system startup tend
128            to synchronize. Perturb it a bit.
129          */
130         peer_periodic_timer.expires = jiffies
131                 + net_random() % inet_peer_gc_maxtime
132                 + inet_peer_gc_maxtime;
133         add_timer(&peer_periodic_timer);
134 }
135
136 /* Called with or without local BH being disabled. */
137 static void unlink_from_unused(struct inet_peer *p)
138 {
139         spin_lock_bh(&inet_peer_unused_lock);
140         list_del_init(&p->unused);
141         spin_unlock_bh(&inet_peer_unused_lock);
142 }
143
144 /*
145  * Called with local BH disabled and the pool lock held.
146  * _stack is known to be NULL or not at compile time,
147  * so compiler will optimize the if (_stack) tests.
148  */
149 #define lookup(_daddr,_stack)                                   \
150 ({                                                              \
151         struct inet_peer *u, **v;                               \
152         if (_stack != NULL) {                                   \
153                 stackptr = _stack;                              \
154                 *stackptr++ = &peer_root;                       \
155         }                                                       \
156         for (u = peer_root; u != peer_avl_empty; ) {            \
157                 if (_daddr == u->v4daddr)                       \
158                         break;                                  \
159                 if ((__force __u32)_daddr < (__force __u32)u->v4daddr)  \
160                         v = &u->avl_left;                       \
161                 else                                            \
162                         v = &u->avl_right;                      \
163                 if (_stack != NULL)                             \
164                         *stackptr++ = v;                        \
165                 u = *v;                                         \
166         }                                                       \
167         u;                                                      \
168 })
169
170 /* Called with local BH disabled and the pool write lock held. */
171 #define lookup_rightempty(start)                                \
172 ({                                                              \
173         struct inet_peer *u, **v;                               \
174         *stackptr++ = &start->avl_left;                         \
175         v = &start->avl_left;                                   \
176         for (u = *v; u->avl_right != peer_avl_empty; ) {        \
177                 v = &u->avl_right;                              \
178                 *stackptr++ = v;                                \
179                 u = *v;                                         \
180         }                                                       \
181         u;                                                      \
182 })
183
184 /* Called with local BH disabled and the pool write lock held.
185  * Variable names are the proof of operation correctness.
186  * Look into mm/map_avl.c for more detail description of the ideas.  */
187 static void peer_avl_rebalance(struct inet_peer **stack[],
188                 struct inet_peer ***stackend)
189 {
190         struct inet_peer **nodep, *node, *l, *r;
191         int lh, rh;
192
193         while (stackend > stack) {
194                 nodep = *--stackend;
195                 node = *nodep;
196                 l = node->avl_left;
197                 r = node->avl_right;
198                 lh = node_height(l);
199                 rh = node_height(r);
200                 if (lh > rh + 1) { /* l: RH+2 */
201                         struct inet_peer *ll, *lr, *lrl, *lrr;
202                         int lrh;
203                         ll = l->avl_left;
204                         lr = l->avl_right;
205                         lrh = node_height(lr);
206                         if (lrh <= node_height(ll)) {   /* ll: RH+1 */
207                                 node->avl_left = lr;    /* lr: RH or RH+1 */
208                                 node->avl_right = r;    /* r: RH */
209                                 node->avl_height = lrh + 1; /* RH+1 or RH+2 */
210                                 l->avl_left = ll;       /* ll: RH+1 */
211                                 l->avl_right = node;    /* node: RH+1 or RH+2 */
212                                 l->avl_height = node->avl_height + 1;
213                                 *nodep = l;
214                         } else { /* ll: RH, lr: RH+1 */
215                                 lrl = lr->avl_left;     /* lrl: RH or RH-1 */
216                                 lrr = lr->avl_right;    /* lrr: RH or RH-1 */
217                                 node->avl_left = lrr;   /* lrr: RH or RH-1 */
218                                 node->avl_right = r;    /* r: RH */
219                                 node->avl_height = rh + 1; /* node: RH+1 */
220                                 l->avl_left = ll;       /* ll: RH */
221                                 l->avl_right = lrl;     /* lrl: RH or RH-1 */
222                                 l->avl_height = rh + 1; /* l: RH+1 */
223                                 lr->avl_left = l;       /* l: RH+1 */
224                                 lr->avl_right = node;   /* node: RH+1 */
225                                 lr->avl_height = rh + 2;
226                                 *nodep = lr;
227                         }
228                 } else if (rh > lh + 1) { /* r: LH+2 */
229                         struct inet_peer *rr, *rl, *rlr, *rll;
230                         int rlh;
231                         rr = r->avl_right;
232                         rl = r->avl_left;
233                         rlh = node_height(rl);
234                         if (rlh <= node_height(rr)) {   /* rr: LH+1 */
235                                 node->avl_right = rl;   /* rl: LH or LH+1 */
236                                 node->avl_left = l;     /* l: LH */
237                                 node->avl_height = rlh + 1; /* LH+1 or LH+2 */
238                                 r->avl_right = rr;      /* rr: LH+1 */
239                                 r->avl_left = node;     /* node: LH+1 or LH+2 */
240                                 r->avl_height = node->avl_height + 1;
241                                 *nodep = r;
242                         } else { /* rr: RH, rl: RH+1 */
243                                 rlr = rl->avl_right;    /* rlr: LH or LH-1 */
244                                 rll = rl->avl_left;     /* rll: LH or LH-1 */
245                                 node->avl_right = rll;  /* rll: LH or LH-1 */
246                                 node->avl_left = l;     /* l: LH */
247                                 node->avl_height = lh + 1; /* node: LH+1 */
248                                 r->avl_right = rr;      /* rr: LH */
249                                 r->avl_left = rlr;      /* rlr: LH or LH-1 */
250                                 r->avl_height = lh + 1; /* r: LH+1 */
251                                 rl->avl_right = r;      /* r: LH+1 */
252                                 rl->avl_left = node;    /* node: LH+1 */
253                                 rl->avl_height = lh + 2;
254                                 *nodep = rl;
255                         }
256                 } else {
257                         node->avl_height = (lh > rh ? lh : rh) + 1;
258                 }
259         }
260 }
261
262 /* Called with local BH disabled and the pool write lock held. */
263 #define link_to_pool(n)                                         \
264 do {                                                            \
265         n->avl_height = 1;                                      \
266         n->avl_left = peer_avl_empty;                           \
267         n->avl_right = peer_avl_empty;                          \
268         **--stackptr = n;                                       \
269         peer_avl_rebalance(stack, stackptr);                    \
270 } while(0)
271
272 /* May be called with local BH enabled. */
273 static void unlink_from_pool(struct inet_peer *p)
274 {
275         int do_free;
276
277         do_free = 0;
278
279         write_lock_bh(&peer_pool_lock);
280         /* Check the reference counter.  It was artificially incremented by 1
281          * in cleanup() function to prevent sudden disappearing.  If the
282          * reference count is still 1 then the node is referenced only as `p'
283          * here and from the pool.  So under the exclusive pool lock it's safe
284          * to remove the node and free it later. */
285         if (atomic_read(&p->refcnt) == 1) {
286                 struct inet_peer **stack[PEER_MAXDEPTH];
287                 struct inet_peer ***stackptr, ***delp;
288                 if (lookup(p->v4daddr, stack) != p)
289                         BUG();
290                 delp = stackptr - 1; /* *delp[0] == p */
291                 if (p->avl_left == peer_avl_empty) {
292                         *delp[0] = p->avl_right;
293                         --stackptr;
294                 } else {
295                         /* look for a node to insert instead of p */
296                         struct inet_peer *t;
297                         t = lookup_rightempty(p);
298                         BUG_ON(*stackptr[-1] != t);
299                         **--stackptr = t->avl_left;
300                         /* t is removed, t->v4daddr > x->v4daddr for any
301                          * x in p->avl_left subtree.
302                          * Put t in the old place of p. */
303                         *delp[0] = t;
304                         t->avl_left = p->avl_left;
305                         t->avl_right = p->avl_right;
306                         t->avl_height = p->avl_height;
307                         BUG_ON(delp[1] != &p->avl_left);
308                         delp[1] = &t->avl_left; /* was &p->avl_left */
309                 }
310                 peer_avl_rebalance(stack, stackptr);
311                 peer_total--;
312                 do_free = 1;
313         }
314         write_unlock_bh(&peer_pool_lock);
315
316         if (do_free)
317                 kmem_cache_free(peer_cachep, p);
318         else
319                 /* The node is used again.  Decrease the reference counter
320                  * back.  The loop "cleanup -> unlink_from_unused
321                  *   -> unlink_from_pool -> putpeer -> link_to_unused
322                  *   -> cleanup (for the same node)"
323                  * doesn't really exist because the entry will have a
324                  * recent deletion time and will not be cleaned again soon. */
325                 inet_putpeer(p);
326 }
327
328 /* May be called with local BH enabled. */
329 static int cleanup_once(unsigned long ttl)
330 {
331         struct inet_peer *p = NULL;
332
333         /* Remove the first entry from the list of unused nodes. */
334         spin_lock_bh(&inet_peer_unused_lock);
335         if (!list_empty(&unused_peers)) {
336                 __u32 delta;
337
338                 p = list_first_entry(&unused_peers, struct inet_peer, unused);
339                 delta = (__u32)jiffies - p->dtime;
340
341                 if (delta < ttl) {
342                         /* Do not prune fresh entries. */
343                         spin_unlock_bh(&inet_peer_unused_lock);
344                         return -1;
345                 }
346
347                 list_del_init(&p->unused);
348
349                 /* Grab an extra reference to prevent node disappearing
350                  * before unlink_from_pool() call. */
351                 atomic_inc(&p->refcnt);
352         }
353         spin_unlock_bh(&inet_peer_unused_lock);
354
355         if (p == NULL)
356                 /* It means that the total number of USED entries has
357                  * grown over inet_peer_threshold.  It shouldn't really
358                  * happen because of entry limits in route cache. */
359                 return -1;
360
361         unlink_from_pool(p);
362         return 0;
363 }
364
365 /* Called with or without local BH being disabled. */
366 struct inet_peer *inet_getpeer(__be32 daddr, int create)
367 {
368         struct inet_peer *p, *n;
369         struct inet_peer **stack[PEER_MAXDEPTH], ***stackptr;
370
371         /* Look up for the address quickly. */
372         read_lock_bh(&peer_pool_lock);
373         p = lookup(daddr, NULL);
374         if (p != peer_avl_empty)
375                 atomic_inc(&p->refcnt);
376         read_unlock_bh(&peer_pool_lock);
377
378         if (p != peer_avl_empty) {
379                 /* The existing node has been found. */
380                 /* Remove the entry from unused list if it was there. */
381                 unlink_from_unused(p);
382                 return p;
383         }
384
385         if (!create)
386                 return NULL;
387
388         /* Allocate the space outside the locked region. */
389         n = kmem_cache_alloc(peer_cachep, GFP_ATOMIC);
390         if (n == NULL)
391                 return NULL;
392         n->v4daddr = daddr;
393         atomic_set(&n->refcnt, 1);
394         atomic_set(&n->rid, 0);
395         n->ip_id_count = secure_ip_id(daddr);
396         n->tcp_ts_stamp = 0;
397
398         write_lock_bh(&peer_pool_lock);
399         /* Check if an entry has suddenly appeared. */
400         p = lookup(daddr, stack);
401         if (p != peer_avl_empty)
402                 goto out_free;
403
404         /* Link the node. */
405         link_to_pool(n);
406         INIT_LIST_HEAD(&n->unused);
407         peer_total++;
408         write_unlock_bh(&peer_pool_lock);
409
410         if (peer_total >= inet_peer_threshold)
411                 /* Remove one less-recently-used entry. */
412                 cleanup_once(0);
413
414         return n;
415
416 out_free:
417         /* The appropriate node is already in the pool. */
418         atomic_inc(&p->refcnt);
419         write_unlock_bh(&peer_pool_lock);
420         /* Remove the entry from unused list if it was there. */
421         unlink_from_unused(p);
422         /* Free preallocated the preallocated node. */
423         kmem_cache_free(peer_cachep, n);
424         return p;
425 }
426
427 /* Called with local BH disabled. */
428 static void peer_check_expire(unsigned long dummy)
429 {
430         unsigned long now = jiffies;
431         int ttl;
432
433         if (peer_total >= inet_peer_threshold)
434                 ttl = inet_peer_minttl;
435         else
436                 ttl = inet_peer_maxttl
437                                 - (inet_peer_maxttl - inet_peer_minttl) / HZ *
438                                         peer_total / inet_peer_threshold * HZ;
439         while (!cleanup_once(ttl)) {
440                 if (jiffies != now)
441                         break;
442         }
443
444         /* Trigger the timer after inet_peer_gc_mintime .. inet_peer_gc_maxtime
445          * interval depending on the total number of entries (more entries,
446          * less interval). */
447         if (peer_total >= inet_peer_threshold)
448                 peer_periodic_timer.expires = jiffies + inet_peer_gc_mintime;
449         else
450                 peer_periodic_timer.expires = jiffies
451                         + inet_peer_gc_maxtime
452                         - (inet_peer_gc_maxtime - inet_peer_gc_mintime) / HZ *
453                                 peer_total / inet_peer_threshold * HZ;
454         add_timer(&peer_periodic_timer);
455 }
456
457 void inet_putpeer(struct inet_peer *p)
458 {
459         spin_lock_bh(&inet_peer_unused_lock);
460         if (atomic_dec_and_test(&p->refcnt)) {
461                 list_add_tail(&p->unused, &unused_peers);
462                 p->dtime = (__u32)jiffies;
463         }
464         spin_unlock_bh(&inet_peer_unused_lock);
465 }