git.oblomov.eu Git - 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, ns)      \
  33         hash_long((unsigned long)nr + (unsigned long)ns, pidhash_shift)
  34 static struct hlist_head *pid_hash;
  35 static int pidhash_shift;
  36 struct pid init_struct_pid = INIT_STRUCT_PID;
  37
  38 int pid_max = PID_MAX_DEFAULT;
  39
  40 #define RESERVED_PIDS           300
  41
  42 int pid_max_min = RESERVED_PIDS + 1;
  43 int pid_max_max = PID_MAX_LIMIT;
  44
  45 #define BITS_PER_PAGE           (PAGE_SIZE*8)
  46 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE-1)
  47
  48 static inline int mk_pid(struct pid_namespace *pid_ns,
  49                 struct pidmap *map, int off)
  50 {
  51         return (map - pid_ns->pidmap)*BITS_PER_PAGE + off;
  52 }
  53
  54 #define find_next_offset(map, off)                                      \
  55                 find_next_zero_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, off)
  56
  57 /*
  58  * PID-map pages start out as NULL, they get allocated upon
  59  * first use and are never deallocated. This way a low pid_max
  60  * value does not cause lots of bitmaps to be allocated, but
  61  * the scheme scales to up to 4 million PIDs, runtime.
  62  */
  63 struct pid_namespace init_pid_ns = {
  64         .kref = {
  65                 .refcount       = ATOMIC_INIT(2),
  66         },
  67         .pidmap = {
  68                 [ 0 ... PIDMAP_ENTRIES-1] = { ATOMIC_INIT(BITS_PER_PAGE), NULL }
  69         },
  70         .last_pid = 0,
  71         .level = 0,
  72         .child_reaper = &init_task,
  73 };
  74
  75 int is_global_init(struct task_struct *tsk)
  76 {
  77         return tsk == init_pid_ns.child_reaper;
  78 }
  79
  80 /*
  81  * Note: disable interrupts while the pidmap_lock is held as an
  82  * interrupt might come in and do read_lock(&tasklist_lock).
  83  *
  84  * If we don't disable interrupts there is a nasty deadlock between
  85  * detach_pid()->free_pid() and another cpu that does
  86  * spin_lock(&pidmap_lock) followed by an interrupt routine that does
  87  * read_lock(&tasklist_lock);
  88  *
  89  * After we clean up the tasklist_lock and know there are no
  90  * irq handlers that take it we can leave the interrupts enabled.
  91  * For now it is easier to be safe than to prove it can't happen.
  92  */
  93
  94 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(pidmap_lock);
  95
  96 static fastcall void free_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, int pid)
  97 {
  98         struct pidmap *map = pid_ns->pidmap + pid / BITS_PER_PAGE;
  99         int offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
 100
 101         clear_bit(offset, map->page);
 102         atomic_inc(&map->nr_free);
 103 }
 104
 105 static int alloc_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns)
 106 {
 107         int i, offset, max_scan, pid, last = pid_ns->last_pid;
 108         struct pidmap *map;
 109
 110         pid = last + 1;
 111         if (pid >= pid_max)
 112                 pid = RESERVED_PIDS;
 113         offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
 114         map = &pid_ns->pidmap[pid/BITS_PER_PAGE];
 115         max_scan = (pid_max + BITS_PER_PAGE - 1)/BITS_PER_PAGE - !offset;
 116         for (i = 0; i <= max_scan; ++i) {
 117                 if (unlikely(!map->page)) {
 118                         void *page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 119                         /*
 120                          * Free the page if someone raced with us
 121                          * installing it:
 122                          */
 123                         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
 124                         if (map->page)
 125                                 kfree(page);
 126                         else
 127                                 map->page = page;
 128                         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
 129                         if (unlikely(!map->page))
 130                                 break;
 131                 }
 132                 if (likely(atomic_read(&map->nr_free))) {
 133                         do {
 134                                 if (!test_and_set_bit(offset, map->page)) {
 135                                         atomic_dec(&map->nr_free);
 136                                         pid_ns->last_pid = pid;
 137                                         return pid;
 138                                 }
 139                                 offset = find_next_offset(map, offset);
 140                                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
 141                         /*
 142                          * find_next_offset() found a bit, the pid from it
 143                          * is in-bounds, and if we fell back to the last
 144                          * bitmap block and the final block was the same
 145                          * as the starting point, pid is before last_pid.
 146                          */
 147                         } while (offset < BITS_PER_PAGE && pid < pid_max &&
 148                                         (i != max_scan || pid < last ||
 149                                             !((last+1) & BITS_PER_PAGE_MASK)));
 150                 }
 151                 if (map < &pid_ns->pidmap[(pid_max-1)/BITS_PER_PAGE]) {
 152                         ++map;
 153                         offset = 0;
 154                 } else {
 155                         map = &pid_ns->pidmap[0];
 156                         offset = RESERVED_PIDS;
 157                         if (unlikely(last == offset))
 158                                 break;
 159                 }
 160                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
 161         }
 162         return -1;
 163 }
 164
 165 static int next_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, int last)
 166 {
 167         int offset;
 168         struct pidmap *map, *end;
 169
 170         offset = (last + 1) & BITS_PER_PAGE_MASK;
 171         map = &pid_ns->pidmap[(last + 1)/BITS_PER_PAGE];
 172         end = &pid_ns->pidmap[PIDMAP_ENTRIES];
 173         for (; map < end; map++, offset = 0) {
 174                 if (unlikely(!map->page))
 175                         continue;
 176                 offset = find_next_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, offset);
 177                 if (offset < BITS_PER_PAGE)
 178                         return mk_pid(pid_ns, map, offset);
 179         }
 180         return -1;
 181 }
 182
 183 fastcall void put_pid(struct pid *pid)
 184 {
 185         struct pid_namespace *ns;
 186
 187         if (!pid)
 188                 return;
 189
 190         ns = pid->numbers[pid->level].ns;
 191         if ((atomic_read(&pid->count) == 1) ||
 192              atomic_dec_and_test(&pid->count)) {
 193                 kmem_cache_free(ns->pid_cachep, pid);
 194                 if (ns != &init_pid_ns)
 195                         put_pid_ns(ns);
 196         }
 197 }
 198 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_pid);
 199
 200 static void delayed_put_pid(struct rcu_head *rhp)
 201 {
 202         struct pid *pid = container_of(rhp, struct pid, rcu);
 203         put_pid(pid);
 204 }
 205
 206 fastcall void free_pid(struct pid *pid)
 207 {
 208         /* We can be called with write_lock_irq(&tasklist_lock) held */
 209         int i;
 210         unsigned long flags;
 211
 212         spin_lock_irqsave(&pidmap_lock, flags);
 213         hlist_del_rcu(&pid->pid_chain);
 214         spin_unlock_irqrestore(&pidmap_lock, flags);
 215
 216         for (i = 0; i <= pid->level; i++)
 217                 free_pidmap(pid->numbers[i].ns, pid->numbers[i].nr);
 218
 219         call_rcu(&pid->rcu, delayed_put_pid);
 220 }
 221
 222 struct pid *alloc_pid(struct pid_namespace *ns)
 223 {
 224         struct pid *pid;
 225         enum pid_type type;
 226         int i, nr;
 227         struct pid_namespace *tmp;
 228
 229         pid = kmem_cache_alloc(ns->pid_cachep, GFP_KERNEL);
 230         if (!pid)
 231                 goto out;
 232
 233         tmp = ns;
 234         for (i = ns->level; i >= 0; i--) {
 235                 nr = alloc_pidmap(tmp);
 236                 if (nr < 0)
 237                         goto out_free;
 238
 239                 pid->numbers[i].nr = nr;
 240                 pid->numbers[i].ns = tmp;
 241                 tmp = tmp->parent;
 242         }
 243
 244         if (ns != &init_pid_ns)
 245                 get_pid_ns(ns);
 246
 247         pid->level = ns->level;
 248         pid->nr = pid->numbers[0].nr;
 249         atomic_set(&pid->count, 1);
 250         for (type = 0; type < PIDTYPE_MAX; ++type)
 251                 INIT_HLIST_HEAD(&pid->tasks[type]);
 252
 253         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
 254         hlist_add_head_rcu(&pid->pid_chain, &pid_hash[pid_hashfn(pid->nr, ns)]);
 255         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
 256
 257 out:
 258         return pid;
 259
 260 out_free:
 261         for (i++; i <= ns->level; i++)
 262                 free_pidmap(pid->numbers[i].ns, pid->numbers[i].nr);
 263
 264         kmem_cache_free(ns->pid_cachep, pid);
 265         pid = NULL;
 266         goto out;
 267 }
 268
 269 struct pid * fastcall find_pid(int nr)
 270 {
 271         struct hlist_node *elem;
 272         struct pid *pid;
 273
 274         hlist_for_each_entry_rcu(pid, elem,
 275                         &pid_hash[pid_hashfn(nr, &init_pid_ns)], pid_chain) {
 276                 if (pid->nr == nr)
 277                         return pid;
 278         }
 279         return NULL;
 280 }
 281 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_pid);
 282
 283 /*
 284  * attach_pid() must be called with the tasklist_lock write-held.
 285  */
 286 int fastcall attach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type,
 287                 struct pid *pid)
 288 {
 289         struct pid_link *link;
 290
 291         link = &task->pids[type];
 292         link->pid = pid;
 293         hlist_add_head_rcu(&link->node, &pid->tasks[type]);
 294
 295         return 0;
 296 }
 297
 298 void fastcall detach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
 299 {
 300         struct pid_link *link;
 301         struct pid *pid;
 302         int tmp;
 303
 304         link = &task->pids[type];
 305         pid = link->pid;
 306
 307         hlist_del_rcu(&link->node);
 308         link->pid = NULL;
 309
 310         for (tmp = PIDTYPE_MAX; --tmp >= 0; )
 311                 if (!hlist_empty(&pid->tasks[tmp]))
 312                         return;
 313
 314         free_pid(pid);
 315 }
 316
 317 /* transfer_pid is an optimization of attach_pid(new), detach_pid(old) */
 318 void fastcall transfer_pid(struct task_struct *old, struct task_struct *new,
 319                            enum pid_type type)
 320 {
 321         new->pids[type].pid = old->pids[type].pid;
 322         hlist_replace_rcu(&old->pids[type].node, &new->pids[type].node);
 323         old->pids[type].pid = NULL;
 324 }
 325
 326 struct task_struct * fastcall pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
 327 {
 328         struct task_struct *result = NULL;
 329         if (pid) {
 330                 struct hlist_node *first;
 331                 first = rcu_dereference(pid->tasks[type].first);
 332                 if (first)
 333                         result = hlist_entry(first, struct task_struct, pids[(type)].node);
 334         }
 335         return result;
 336 }
 337
 338 /*
 339  * Must be called under rcu_read_lock() or with tasklist_lock read-held.
 340  */
 341 struct task_struct *find_task_by_pid_type(int type, int nr)
 342 {
 343         return pid_task(find_pid(nr), type);
 344 }
 345
 346 EXPORT_SYMBOL(find_task_by_pid_type);
 347
 348 struct pid *get_task_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
 349 {
 350         struct pid *pid;
 351         rcu_read_lock();
 352         pid = get_pid(task->pids[type].pid);
 353         rcu_read_unlock();
 354         return pid;
 355 }
 356
 357 struct task_struct *fastcall get_pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
 358 {
 359         struct task_struct *result;
 360         rcu_read_lock();
 361         result = pid_task(pid, type);
 362         if (result)
 363                 get_task_struct(result);
 364         rcu_read_unlock();
 365         return result;
 366 }
 367
 368 struct pid *find_get_pid(pid_t nr)
 369 {
 370         struct pid *pid;
 371
 372         rcu_read_lock();
 373         pid = get_pid(find_pid(nr));
 374         rcu_read_unlock();
 375
 376         return pid;
 377 }
 378
 379 /*
 380  * Used by proc to find the first pid that is greater then or equal to nr.
 381  *
 382  * If there is a pid at nr this function is exactly the same as find_pid.
 383  */
 384 struct pid *find_ge_pid(int nr)
 385 {
 386         struct pid *pid;
 387
 388         do {
 389                 pid = find_pid(nr);
 390                 if (pid)
 391                         break;
 392                 nr = next_pidmap(task_active_pid_ns(current), nr);
 393         } while (nr > 0);
 394
 395         return pid;
 396 }
 397 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_get_pid);
 398
 399 struct pid_cache {
 400         int nr_ids;
 401         char name[16];
 402         struct kmem_cache *cachep;
 403         struct list_head list;
 404 };
 405
 406 static LIST_HEAD(pid_caches_lh);
 407 static DEFINE_MUTEX(pid_caches_mutex);
 408
 409 /*
 410  * creates the kmem cache to allocate pids from.
 411  * @nr_ids: the number of numerical ids this pid will have to carry
 412  */
 413
 414 static struct kmem_cache *create_pid_cachep(int nr_ids)
 415 {
 416         struct pid_cache *pcache;
 417         struct kmem_cache *cachep;
 418
 419         mutex_lock(&pid_caches_mutex);
 420         list_for_each_entry (pcache, &pid_caches_lh, list)
 421                 if (pcache->nr_ids == nr_ids)
 422                         goto out;
 423
 424         pcache = kmalloc(sizeof(struct pid_cache), GFP_KERNEL);
 425         if (pcache == NULL)
 426                 goto err_alloc;
 427
 428         snprintf(pcache->name, sizeof(pcache->name), "pid_%d", nr_ids);
 429         cachep = kmem_cache_create(pcache->name,
 430                         /* FIXME add numerical ids here */
 431                         sizeof(struct pid), 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
 432         if (cachep == NULL)
 433                 goto err_cachep;
 434
 435         pcache->nr_ids = nr_ids;
 436         pcache->cachep = cachep;
 437         list_add(&pcache->list, &pid_caches_lh);
 438 out:
 439         mutex_unlock(&pid_caches_mutex);
 440         return pcache->cachep;
 441
 442 err_cachep:
 443         kfree(pcache);
 444 err_alloc:
 445         mutex_unlock(&pid_caches_mutex);
 446         return NULL;
 447 }
 448
 449 struct pid_namespace *copy_pid_ns(unsigned long flags, struct pid_namespace *old_ns)
 450 {
 451         BUG_ON(!old_ns);
 452         get_pid_ns(old_ns);
 453         return old_ns;
 454 }
 455
 456 void free_pid_ns(struct kref *kref)
 457 {
 458         struct pid_namespace *ns;
 459
 460         ns = container_of(kref, struct pid_namespace, kref);
 461         kfree(ns);
 462 }
 463
 464 /*
 465  * The pid hash table is scaled according to the amount of memory in the
 466  * machine.  From a minimum of 16 slots up to 4096 slots at one gigabyte or
 467  * more.
 468  */
 469 void __init pidhash_init(void)
 470 {
 471         int i, pidhash_size;
 472         unsigned long megabytes = nr_kernel_pages >> (20 - PAGE_SHIFT);
 473
 474         pidhash_shift = max(4, fls(megabytes * 4));
 475         pidhash_shift = min(12, pidhash_shift);
 476         pidhash_size = 1 << pidhash_shift;
 477
 478         printk("PID hash table entries: %d (order: %d, %Zd bytes)\n",
 479                 pidhash_size, pidhash_shift,
 480                 pidhash_size * sizeof(struct hlist_head));
 481
 482         pid_hash = alloc_bootmem(pidhash_size * sizeof(*(pid_hash)));
 483         if (!pid_hash)
 484                 panic("Could not alloc pidhash!\n");
 485         for (i = 0; i < pidhash_size; i++)
 486                 INIT_HLIST_HEAD(&pid_hash[i]);
 487 }
 488
 489 void __init pidmap_init(void)
 490 {
 491         init_pid_ns.pidmap[0].page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 492         /* Reserve PID 0. We never call free_pidmap(0) */
 493         set_bit(0, init_pid_ns.pidmap[0].page);
 494         atomic_dec(&init_pid_ns.pidmap[0].nr_free);
 495
 496         init_pid_ns.pid_cachep = create_pid_cachep(1);
 497         if (init_pid_ns.pid_cachep == NULL)
 498                 panic("Can't create pid_1 cachep\n");
 499 }